“抵抗弯曲与纸梁的长度关系”的实验设计

千珠哲

小学六年级第二单有研究“抵抗弯曲”的内容，由于多年的教学经验，感觉同学们对本节课的内容非常感兴趣，所以我用四节课的时间（两节理论课，主要解决理论问题和设计八步实验计划；两节实验课，专门做抗弯曲能力与纸梁的宽度、抗弯曲能力与厚度有关的实验）效果相当好。同学们通过认真、严密地实施两个对比实验，来验证了抗弯曲能力与纸梁的宽度与厚度有关的事实。既在纸梁的跨度与的厚度不变的情况下，纸梁越宽，抗弯曲能力越强；纸梁越窄，抗弯曲能力越弱。在纸梁的跨度与宽度不变的情况下，纸梁越厚，抗弯曲能力越强，纸梁越薄，抗弯曲能力越弱。

而学习完以上内容，并且做完相关实验之后，有的同学就提出了这样的疑问：老师，纸梁的长度与抗弯曲能力有什么关系呢？针对这个问题，我首先肯定了同学们的敢于提出问题、探究问题的精神，并且鼓励他们设计实验计划，用实验来探究纸梁的长度与抗弯曲能力之间的关系。

当然，让同学们自己设计实验计划，对于全班同学来说并非易如反掌的事情。因此，我和往常一样认真组织学生进行了讨论：这个实验计划分几步进行？我们要研究的问题是什么？所需要的材料？等。当然关键是设置改变的条件与不改变的条件。纸梁的宽度统一定为3CM，厚度为一长A4打印纸。在设置改变的条件时，大多数同学说，要分别定为4CM（即一倍宽）、8CM（即二倍宽）、12 CM（即三倍宽）的三张纸。我问他们，假如把它们分别放在跨度分别为4CM、8CM、12CM的两个桥墩之间，可行吗？这个时候有个同学说可能不行，桥面搭不住的。我接着问：将如何解决这个问题？同学们经过一番思索与讨论之后达成共识：桥面应该比两个桥墩的跨度大些才可以搭得住的。最后决定用A4打印纸分别裁剪成3CM×6CM的纸一张、3CM×10CM的纸一张、3CM×14CM的纸一张，再在每张纸的两边画出1CM的线，这样就做出了跨度分别为4CM、8CM、12CM的桥面。

于是，我和同学们一起写出了纸梁的长度与抗弯曲能力关系的实验计划，并针对这个问题进行了实验研究。写出的实验计划如下：

1.研究的问题：纸梁的长度与抗弯曲能力有关系吗？

2.我们的假设：纸梁的长度与抗弯曲能力有关系。

3.实验器材：3CM×6CM纸一张、3CM×10CM纸一张、3CM×14CM纸一张（都是用A4纸剪切的，并且每张纸两边都留有1CM的余地），精确的跨度分别为4CM、8CM、12 CM的桥墩，直径为1.4CM的垫圈若干，跨度分别是4 CM、8CM、12 CM的泡沫塑料板桥墩。（如果是同学自己剪裁所需要的三种规格的纸张，还需要一把壁纸刀、一把直尺、一支铅笔、一个三角尺。）

4.不改变的条件：纸梁的宽度、纸梁的厚度，纸张的质地（统一使用A4打印纸）。

5.改变的条件：纸梁的长度（桥梁的跨度）。

6.实验过程：在跨度分别为4CM、8CM、12CM的桥墩上分别用3CM×6CM纸一张、3CM×10CM纸一张、3CM×14CM纸一张，分别搭建跨度分别为4CM、8CM、12CM的桥梁，，然后在桥面上分别放上垫圈（应注意，放垫圈要轻轻地放，以免冲击力的不同而影响实验结果），一直把纸梁压塌为止，认真作好记录，并且每个不同跨度的实验都要反复做三次以上，以获得较准确的数据。

7.观察到的现象：跨度为4CM的纸梁能承受大约16个垫圈的重量、跨度为8CM的纸梁能承受大约4个垫圈的重量、跨度为12CM的纸梁只能承受大约2个垫圈的重量。

8.我们的结论：纸梁的长度与抗弯曲能力有关系的。在纸梁的宽度与厚度不变的情况下，纸梁越长，抗弯曲能力越弱。反之，越强。

为了实验结果的准确性，我用泡沫塑料板做了跨度分别是4CM、8CM、12CM的桥墩，以免用书本做桥墩带来的数据的不准确性。

实验过后，同学们异常兴奋，因为他们用是自己设计的实验解决了他们自己提出的问题。

再此之后，我又对他们提出了这样的问题：从以上的实验，结合以前所学知识，再联系实际，谈谈你想如何运用今天所学的知识来解决或者解释现实当中有关抵抗弯曲方面的问题？比如桥梁。这个时候，有的同学就说：通过今天的实验我明白了为什么我见到的我们市里的很多桥梁有那么多桥墩。因为桥墩少了，桥面的跨度相对长了，桥面和桥梁的抵抗弯曲的能力就相对低了很多。所以，我见到的很多桥梁有那么多的桥墩。还有的同学说：当需要建一些跨度很长的桥梁的时候，我们要采取一定的措施（他指着书上的钢索桥说），比如用钢索来拉住桥面的方法来解决长度（跨度）太长而带来的抵抗弯曲能力低的问题。还有的同学说：如果条件允许，我们可以建一些拱桥来增强桥面的抵抗弯曲的能力。

这样，不仅把本节课的问题应用到实际当中去，而且为下节课的学习打下了基础。

【作者单位：珲春市第一小学校 吉林】