01
所需材料
几块橡皮泥
一盒牙签
说明
充分发挥你的创造力选择材料!
如果没有这些材料,可以选择类似的来代替,比如:没有橡皮泥,可以用揉好的黏土或小块棉花糖来代替,甚至一块面团也行;没有牙签,可以用火柴棍代替,只要注意安全就好了。
Note
02
活动步骤
制作正方形和立方体
1.拿出4根牙签和4小块橡皮泥,用橡皮泥把牙签连接成一个正方形,正方形的4个顶点分别放一小块橡皮泥。
2.再拿出4根牙签,分别竖直向上插在4块橡皮泥上。然后在4根牙签的另一端分别插上一块橡皮泥,再把这4块橡皮泥像上一步那样用牙签连接成一个正方形。
这样,我们就做好了一个正方体。正方体的每个面都是正方形,做一个正方体要用8块橡皮泥和12根牙签。
3.用更多的牙签和橡皮泥制作更多的正方形并且连接到做好的正方体的侧面上。当作品的长度或者宽度达到大约15cm时,试着从一侧晃动它,感觉一下,它是否稳定呢?
制作三角形和三棱锥
1.拿出3根牙签和3块橡皮泥,用橡皮泥把牙签连接成三角形,三角形每个顶点分别放一小块橡皮泥。
2.再拿出3根牙签,分别竖直插在3块橡皮泥上部。然后将这3根牙签的另一头捏在一起,插入同一块橡皮泥中。这样,我们就做好了一个三棱锥。三棱锥每个面都是三角形,它需要4块橡皮泥和6根牙签来完成制作。
3.用更多的牙签和橡皮泥像第一步那样构建更多的三角形并连接到三棱锥的侧面上。当你的作品长度或者宽度达到大约15cm时,试着从一侧晃动它,感觉是否稳定呢?
制作四棱锥
你可以用正方形和立方体组合成一个很大的结构。但是它并不牢固而且有可能散架。
如果能用三角形和三棱锥组合这样大的结构,它就会比较牢固,但是这样的结构不容易做得比较大。一个四棱锥的底面是正方形,四个侧面是三角形。如果你同时使用三角形和正方形,就可以组合出一个既很大又很牢固的结构。
1.做一个正方形,然后在每块橡皮泥上端分别插入一根牙签。
2.把4根牙签的另一头捏在一起,插入同一块橡皮泥中。这样就得到了一个四棱锥。
3.你还可以怎么来使用正方形和三角形呢?在用完牙签和橡皮泥之前你可以把结构做得多大呢?
03
活动原理
关于拉伸和压缩
虽然你的橡皮泥结构可以完全笔直地竖立起来,其实它的各部分一直互相推挤。你制作的结构可以竖立起来就是因为一些部分受到拉伸而伸张,同时另外一些部分受到挤压而收缩。
你可以想象自己处于物体所处的位置来判断它是否被拉伸或者被挤压。
假设你是一块砖头,别人在你身上堆积很多砖头,你就会觉得受到挤压而收缩。
假设你是一条架在两座塔之间很长的钢质缆绳,如果有人用你做一个吊桥,你就会觉得受到拉伸而伸张。
有的材料并不容易压缩,比如砖头,所以它能够承受很大的压力;另外一些材料则在受拉伸时不容易断裂,比如钢质缆绳或者橡皮圈,所以它能够承受很大的拉力。除此之外,
像钢条和木质筷子这样的材料,既能够承受很大的压力,也能承受很大的拉力。
三角形的特性
也许你已经发现,包含四根牙签的正方形很容易在牙签的连接处因受挤压而产生错位,从而导致这个正方形结构的破坏。牙签的连接处是最不牢固的点。但是,如果你做一个三角形,情况就不同了。唯一改变三角形顶角大小的方法就是改变三角形其中一边的长度。所以,如果想要让这个三角形被破坏,就必须用力弄断其中一根牙签。
有兴趣的话,你可以用橡皮泥和牙签制作结合了三角形和正方形的牢固结构,各种形状的都可以。
现代桥梁设计中,就会应用类似于下面那样的结构,这个结构就是结合了三角形和正方形的牢固结构。
观察三角形在建筑结构中的应用,你可以给出自己的设计方案,可以用橡皮泥和牙签来完成设计模型的制作。
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本活动内容来源于《未成年人科普活动精选80例》(《中国科技教育》杂志社出版)
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