小学STEAM项目：设计并测试纸桥承重能力实验报告

小学STEAM 项目：设计并测试纸桥承重能力实验报告 一、单项选择题（共10 题，每题2 分） 1. 在结构设计中，三角形比四边形更稳定主要是因为： A. 三角形边长更短 B. 三角形内角和为180° C. 三角形具有刚性结构特性 D. 三角形更容易绘制 2. 使用普通A4 纸制作承重结构时，通过折叠成瓦楞状能提高强度的 原理是： A. 增加美观度 B. 增大材料厚度 C. 改变纸张化学成分 D. 减少与空气接触面积 3. 以下哪种桥梁结构类型在同等材料下抗弯曲能力最强？ A. 平板桥 B. 拱桥 C. 斜拉桥 D. 悬索桥 4. 测试结构承重能力时，砝码应如何放置以保证数据准确性？ A. 快速堆叠至坍塌 B. 分散放置在结构边缘 C. 中心位置逐级增加 D. 悬挂在结构侧面 5. 下列材料中，最适合作为桥墩基础加固的是： A. 橡皮泥 B. 泡沫块 C. 硬纸板卷筒 D. 棉花团 6. 结构发生坍塌的主要原因通常是： A. 材料颜色不均匀 B. 连接点失效或材料屈服 C. 环境湿度过高 D. 测试时间过长 7. 设计跨度30cm 的桥梁时，首要考虑的因素是： A. 桥面装饰图案 B. 材料总重量 C. 支撑系统的分布 D. 制作耗时 8. 在记录测试数据时，必须包含的项目是： A. 纸张生产厂家 B. 环境光照强度 C. 最大承重值 D. 胶水品牌 9. 当桥梁中部出现明显下陷时，应优先改进： A. 桥墩高度 B. 桥面宽度 C. 支撑梁强度 D. 结构颜色 10. 进行多次重复实验的目的是： A. 消耗更多材料 B. 验证结果的偶然性 C. 延长实验时间 D. 尝试不同胶水 二、多项选择题（共10 题，每题2 分） 1. 影响纸质结构承重能力的因素包括：（） A. 材料厚度 B. 结构几何形状 C. 节点连接方式 D. 纸张颜色 2. 下列措施能提升抗弯曲性能的有：（） A. 增加支撑点数量 B. 使用圆柱形桥墩 C. 桥面添加加强筋 D. 减小跨度 3. 结构测试中需控制的变量包括：（） A. 加载位置 B. 砝码规格 C. 环境温度 D. 测试者身高 4. 属于结构失效表现的现象有：（） A. 桥面出现永久褶皱 B. 桥墩倾斜超过15° C. 加载物掉落 D. 纸张轻微泛黄 5. 合理分配材料的方法包括：（） A. 关键受力部位加厚 B. 非承重区镂空减重 C. 整体均匀加胶水 D. 桥面印刷花纹 6. 拱形结构的特点有：（） A. 将垂直压力转为侧向推力 B. 需要坚固桥台 C. 节省材料 D. 施工最简单 7. 实验报告数据分析部分应包含：（） A. 承重-变形量曲线 B. 材料采购发票 C. 多次测试极差值 D. 失败原因归类 8. 结构优化方案可能涉及：（） A. 改变截面形状 B. 增加斜撑构件 C. 调整重心位置 D. 更换纸张品牌 9. 安全操作注意事项包括：（） A. 砝码轻拿轻放 B. 远离坍塌区域 C. 佩戴防护眼镜 D. 使用电动工具 10. 有效记录实验过程的方式有：（） A. 分阶段拍照存档 B. 绘制受力简图 C. 实时测量形变量 D. 记录温湿度变化 三、判断题（共10 题，每题2 分） 1. 结构自重越大代表承载能力越强（） 2. 胶水涂抹面积与结构强度始终成正比（） 3. 测试时应从零开始逐克增加负载（） 4. 蜂窝状结构能通过分散应力提高效能（） 5. 所有类型桥梁都需要桥墩支撑（） 6. 数据记录只需保留最大值（） 7. 结构对称性不影响稳定性（） 8. 湿度升高会显著降低纸张强度（） 9. 承重测试需在完全水平台面进行（） 10. 梁式桥跨度越大所需材料越少（） 四、简答题（共4 题，每题5 分） 1. 列举三种提高纸质结构效重比（承载重量/自重）的方法并简述原 理。 2. 当测试结果出现20%以上的数据波动时，可能由哪些操作因素导 致？ 3. 对比说明桁架结构与实心板结构的力学特性差异。 4. 根据右表示意数据，分析结构失效的临界点特征： [表格示意] | 负载(g) | 中部挠度(mm) | ||-| | 0 | 0.0 | | 100 | 2.1 | | 200 | 5.3 | | 300 | 11.7 | | 350 | 23.5（坍塌）| 答案 一、单项选择题 1.C 2.B 3.B 4.C 5.C 6.B 7.C 8.C 9.C 10.B 二、多项选择题 1.ABC 2.ACD 3.AB 4.ABC 5.AB 6.ABC 7.ACD 8.ABC 9.ABC 10.ABC 三、判断题 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.× 7.× 8.√ 9.√ 10.× 四、简答题 1. ① ② 瓦楞构造：通过几何形状增加截面惯性矩； 加强筋布局：在弯 ③ 矩最大区域集中材料； 三角形桁架：利用杆件轴向受力特性分散载 荷。 2. ① ② ③ ④ 加载速度不一致； 结构复位不彻底； 支撑面平整度差异； ⑤ 环境温湿度变化； 砝码放置位置偏移。 3. 桁架结构：通过杆件轴向传力，材料利用率高，自重轻，适合大跨 度；实心板结构：依赖截面抗弯，局部应力集中，材料效能低，工艺 简单。 4. 当负载达300g 时挠度突增（11.7mm→23.5mm），呈现塑性变 形特征，表明结构已超过弹性极限，材料发生不可逆屈服导致失稳坍 塌。