本期“科學(xué)主角”：

統(tǒng)編版語(yǔ)文三年級(jí)下冊(cè)《趙州橋》

課 文 再 現(xiàn)

這么長(zhǎng)的橋，全部用石頭砌成，下面沒(méi)有橋墩，只有一個(gè)凈跨三十七米多的拱形大橋洞。大橋洞頂上的左右兩邊，還各有兩個(gè)拱形的小橋洞。

在生活中，我們經(jīng)?？梢钥吹焦皹颍鐖D1。橋洞為什么要設(shè)計(jì)成拱形？拱橋有什么特別之處嗎？讓我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究拱橋的秘密吧。

拱形結(jié)構(gòu)PK平面結(jié)構(gòu)

用兩塊銅皮分別搭建跨度為10 cm的平面結(jié)構(gòu)橋和拱形結(jié)構(gòu)橋，測(cè)試它們的承重能力。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：平面結(jié)構(gòu)橋只能承重1個(gè)砝碼（20 g），增加至2個(gè)砝碼時(shí)，橋就往下塌了，如圖2；拱形結(jié)構(gòu)橋能承重4個(gè)不同的砝碼（累計(jì)100 g），如圖3。對(duì)比發(fā)現(xiàn) ：拱形結(jié)構(gòu)比平面結(jié)構(gòu)承重能力強(qiáng)。

承重大挑戰(zhàn)

用銅皮做一個(gè)拱形結(jié)構(gòu)橋，往拱面頂部放面值5角的硬幣。你們猜它能承受幾個(gè)硬幣？

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：隨著硬幣的增加，兩個(gè)拱腳會(huì)不斷向外推。當(dāng)硬幣增加到6個(gè)時(shí)，橋變形嚴(yán)重。如圖4。

怎樣才能使拱橋承受更多的硬幣呢？根據(jù)上面的測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)拱頂受到的壓力會(huì)傳遞到拱腳，產(chǎn)生外推力。那么，如果用重物抵住兩個(gè)拱腳，不讓它向外推，結(jié)果會(huì)怎樣呢？

在拱腳兩邊分別放置2塊長(zhǎng)條形、質(zhì)量為150 g的配重鋼板，繼續(xù)測(cè)試拱橋的承重能力。

測(cè)試發(fā)現(xiàn) ：挑戰(zhàn)到15個(gè)硬幣時(shí)，拱橋仍紋絲不動(dòng)。隨著硬幣的繼續(xù)增加，拱腳雖然沒(méi)有向外推，但拱面開(kāi)始變形。如圖5。

拱橋只能承受15個(gè)硬幣嗎？它的極限在哪里？根據(jù)上面的測(cè)試，可以發(fā)現(xiàn)：若給拱腳一個(gè)向內(nèi)抵的力，拱橋能承受更大的壓力，但壓力會(huì)傳遞到拱面的各個(gè)點(diǎn)，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)，拱面就會(huì)發(fā)生變形。

我們沿著兩側(cè)拱面往上疊放更多的配重鋼板，加大對(duì)拱面各處的內(nèi)抵力，繼續(xù)測(cè)試。

測(cè)試發(fā)現(xiàn) ：挑戰(zhàn)到62個(gè)硬幣時(shí)，拱橋仍屹立不倒，只是拱面稍微變形，如圖6。

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)拱形結(jié)構(gòu)比平面結(jié)構(gòu)承重能力更強(qiáng)，給拱面足夠的內(nèi)抵力，拱橋的承重能力就更大，這就是拱橋千年不倒的秘密。