发现问题 <p class="ql-block"> 我有一个乐园，它就是我家附近的一片田地。每到冬日，我和妈妈就会去田间散步，我发现田里的蔬菜棚都是拱形的，我很好奇，为什么不搭四四方方的棚呢？</p> <p class="ql-block"> 我马上想到了赵州桥，赵州桥是石拱桥，也是拱形的。这种拱形设计既节省了石料，又减轻了桥身的重量。赵州桥距今1400多年，仍然雄伟坚固，可见拱形的力量。</p> <p class="ql-block"> 这次去成都旅游，都江堰的玉垒关也是个拱形的门。原来我们的祖先在上千年前就已经发现了拱形的秘密。</p> <p class="ql-block"> 旅游归来，我翻阅了很多古代建筑的书籍，果然，我们的先祖早就运用拱形的奥秘生活了，你看，圆形的地面房屋、江南古桥、总统府的拱门等等。</p> <p class="ql-block"> 那么拱形结构到底有什么神奇的力量？它有更强的承重能力吗？我决定设计实验，一探究竟。</p> 实验探究 实验一 <p class="ql-block"> 下面就让我来做个简单的实验，比较一下平面桥和拱桥的承重能力，谁更强？</p><p class="ql-block"> 准备的材料有：一张白纸，两堆书，一枚硬币。</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block"> 实验过程：我用两堆书当作桥墩，白纸铺在桥墩上，形成平面桥，再将白纸卷成拱形，变成拱桥。分别在它们上面放硬币，看谁的承受能力强。</p><p class="ql-block"> 实验结果：我在平面桥上放了一枚硬币，桥马上就塌了。而我在拱桥上放硬币，桥却完好无损。说明拱桥的承受能力比平面桥要强。</p> <p class="ql-block"> 当硬币压在纸拱上时，纸拱就会受到压力，压力向下向外传到两个拱足上，拱足就会向两边伸展，同时产生向外的推动力。我还发现如果把拱足固定住，纸拱的承受力就会增加，甚至能加到5个1元硬币也不会塌。</p><p class="ql-block"> 拱形各部分相互挤压，结合得更加紧密。抵住拱足，能使拱的形状保持不变，拱就能承载更大的重量。</p> 实验二 <p class="ql-block"> 我想拱形的承受力跟拱的厚度是不是也有关系呢？纸片薄，所以纸拱只能承受一片硬币的重量，我决定改变拱的厚度，再做一次实验。</p><p class="ql-block"> 实验材料有：南瓜块、迷你电子称、鸡蛋一个、不锈钢碗、150毫升的洗面奶。</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block"> 实验过程：用南瓜块搭建一座南瓜桥，依次放上48.2g的鸡蛋、100.3g的不锈钢碗、199.8g的洗面奶，观察拱桥的承重力。</p> <p class="ql-block"> 实验结果：4㎝厚的南瓜拱桥能承受150ml的洗面奶，对比1cm不到的纸片桥，南瓜拱桥的承重力强太多了啊！</p> <p class="ql-block"> 除了赵州桥，倍力桥也使用了拱形结构。什么是倍力桥呢？其实它就是一种人工桥，是根据固有的钢架而设定的桥，通常是没有支架的，但<span style="font-size:18px;">它的承受力同样比平面桥要大得多。为此我也尝试了搭建一座倍力桥。</span></p><p class="ql-block"><span style="font-size:18px;"> </span></p> 实验三 <p class="ql-block"> 准备的材料有：一些筷子，一个瓶子，实验过程如下视频。</p> <p class="ql-block">可能是筷子有点滑，摩擦力小，我很费力才搭建好。搭好的倍力桥能承重232.8g的水，毫不费力呢！</p> <p class="ql-block"> 我想起妈妈平时放蛋蛋都是一个一个竖着摆的，蛋成椭圆形，上下面的蛋头就是拱形，拱形承受力强，蛋蛋竖着摆放不容易碎。</p> <p class="ql-block"> 这让我发现生活中还有很多特殊的拱形---圆顶形和球形。球形也可以看成是若干个拱形的组合，球形的任何一个地方受力，力都可以向四周均匀地分散开来，这和拱形受压力的特点相同，所以球形比任何形状都更坚固。</p> <p class="ql-block"> 我国的国家大剧院就是一个半圆形建筑。既独特美观又牢固。</p> 拓展发现 我们生活中的拱形 <p class="ql-block"> 拱形的力量真强大，生活中处处可见。比如开电瓶车用到的安全帽，就是个半圆形的。任何一个力都可以向四边均匀扩散，很好的保护了我们的头部。所以我们进出工地，骑电瓶车或摩托车出门都要戴上安全帽。</p> <p class="ql-block"> 再比如圆柱形，它也是由拱形组合而成的，家里的瓶瓶罐罐好多都是圆柱形的。仔细观察，小小的塑料瓶也有大大的科学道理呢！</p> <p class="ql-block">(1）圆柱形的瓶身，能承受更大的压力、不易变形，最牢固。</p><p class="ql-block">(2）瓶颈和瓶底采用了圆顶形，大大增加了塑料饮料瓶的抗弯曲能力，使它易保存、耐压。</p><p class="ql-block">(3）瓶身的设计还配合了人的手形，方便人们用手拿。</p> 动植物身上的拱形 <p class="ql-block"> 这天，我给小乌龟们喂食，突然发现，乌龟的壳不就是个天然的拱形吗？难怪坚硬无比。中午爸爸买我最爱吃的虾姑，虾姑的铠甲竟也是呈拱形状的，原来小动物们也用拱形保护自己啊！</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block"> 哈哈，我们吃的很多水果也是拱形的，香蕉的皮肉特别软，拱形的外皮很好的保护了果肉，以防受损。同样橘子、苹果、李子等大部分水果，都不约而同地长成了球形，哈哈！连植物都发现了拱形的作用。观察发现拱形，我觉得越来越有意思了！</p> 我们身体里的拱形 <p class="ql-block"> 我们的人体结构十分巧妙，拱形也住进我们的身体里。头骨是一个球形，可以保护大脑；人的两脚上有两个拱形的骨头，也就是足弓，它是由一块块的小骨头组成的，保护了神经与血管，同时也有减震的作用。</p> <p class="ql-block"> 我不爱运动，因为每次跑步没跑两下就叫苦连天，原来我是平足，就好像平面桥。妈妈则不同，她的耐力比我好，一对比才发现，妈妈居然是拱足，就好像拱桥，拱桥承受重力比平面桥大呀，哈哈，这是不是又是一个有趣的发现呢？</p> <p class="ql-block"> 拱形就在我们身边，人们利用它方便生活，动植物们利用它保护自己。这次这个有趣的发现带我再次感受到科学的力量，使我热爱生活，也更加热爱科学！</p>