Изготовление модели моста

План-конспект открытого занятия

«Изготовление модели моста»

Составитель: Романова Наталья Геннадьевна, педагог дополнительного образования, I квалификационной категории, объединение по интересам «Мастер и Ко».

Тема занятия: «Объемное моделирование. Техническое сооружение – мост»

Цель занятия: обучение учащихся технологии изготовления модели моста, ознакомление с историей мостостроения, с видами и конструктивными особенностями мостов.

Задачи занятия:

создать условия для формирования у учащихся знаний по объемному моделированию; обогатить словарный запас учащихся, связанный с мостостороением; научить изготавливать самостоятельно модель моста;

закрепить технологические приёмы изготовления модели моста.

развить познавательный интерес, расширить кругозор учащихся; воспитать аккуратность в работе, усидчивость;

Тип занятия: заключительное занятие: повторение, обобщение и закрепление полученных знаний, применение знаний, умений и навыков на практике, развитие творческих и конструкторско-технологических навыков.

Возраст учащихся, год обучения: учащиеся 6-10 лет, 1-й год обучения.

Продолжительность занятия: 45 минут.

Оборудование: ноутбук, заготовки и вторичные материалы для изготовления моделей мостов, технологическая карта, карточки (загадки), макет моста, ножницы, клей, кисти (палочки) для клея, картон, карандаш.

Основные понятия: пролетные строения балочные, фермовые, арочные, вантовые, опоры. Основные конструкции мостов – распорные (арочные и подвесные) и понтонные, подвесные мосты.

Условия проведения: учебная мастерская.

ХОД ЗАНЯТИЯ

I. Организационная часть:

- отметить присутствующих;

-проверить готовность учащихся к занятию, наличие необходимых материалов и инструментов.

Занятие начинается с создания благоприятной атмосферы в группе. (краткая беседа о последних событиях дома и в школе)

II. Подготовительный этап

Педагог: Здравствуйте ребята! Рада вас видеть на нашем занятии, посвященном техническим сооружениям. Скажите, пожалуйста, какие технические сооружения вы знаете? (ответы детей)

Правильно, молодцы! Ну и конечно к техническим сооружениям относиться и мост. Сегодня, ребята, вы узнаете, что же такое мост, какие виды мостов бывают, а также сделаете своими руками модель моста.

Начнем с самого начала. Что такое мост? Думаю каждый из вас сможет ответить, что же такое мост. (Мост - это сооружение, помогающее пересечь реку, озеро, ущелье или любое другое препятствие.) Мост - это одна из первых инженерных конструкций, придуманная человеком.

Я приглашаю вас сегодня вместе с моим учеником Маркушевским Мирославом послушать о ходе развития мостостроения. В этом учебном году Мирослав участвовал в городском конкурсе «Perpetum mobile» и при подготовке нему провел исследование и построил модель разводного моста.

III. Основной этап

Маркушевский Мирослав:

В своей работе я выяснил, для чего человеку нужны мосты, изучил основную классификацию и конструкции мостов; определил основное назначение мостов.

Приступая к изучению литературы для написания проекта, я предположил, что: строительство мостов оказывает значительное положительное влияние на жизнь людей и развитие цивилизации.

Задачей моего исследования было:

обосновать особое место моста в ряду архитектурных сооружений;

познакомиться с интересными и знаменитыми мостами мира, ролью в жизнедеятельности людей;

Главным событием в мостостроении, после появления самого моста стало появления разводного моста. Никто не может сказать точно, когда появился первый в мире разводной мост. Но без сомнений появление его связано с появлением первых крепостей и желания их хозяев защитить себя от нападений в эпоху средневековья. Развитие торговли и судостроения подтолкнуло идею создания разводных мостов, которые уже служили не для защиты от чего либо, а для беспрепятственного движения по реке судов с мачтой.

Таким образом, сама природа подсказала человеку три основных формы моста.

Вряд ли можно назвать какие-нибудь другие инженерные сооружения более тесно связанные с человеком, в равной степени важные для всех времен и всех культур мира. Мосты прокладывали людям дорогу через реки и каналы, широкие бухты и морские проливы, они пересекали пропасти, становясь все выше длиннее и прочнее.

Еще у древних народов мосты стали наделяться особым священным смыслом. Связано это с ценностью таких объектов: помимо строительной сложности возведения, мосты выполняли важные функции устройства прохождения дороги через естественные преграды (реки, ручьи, овраги, долины), т.е. играли огромную роль в торговых и военно-стратегических сообщениях. Отсюда возникла необходимость сберегать, охранять мосты, ценить людей, умеющих мосты строить и ремонтировать их.

История мостов всех времен. Формы, подсказанные природой

( демонстрация слайдов)

Многие тысячелетия назад люди заметили, что проще перейти ручей по стволу упавшего дерева. Местами встречались естественные скальные образования в виде аркообразной перемычки, подходящей для перехода по ней. Позже люди стали специально валить деревья через ручьи, укладывать вместе несколько бревен: это были первые балочные мосты.

Жители тропических лесов научились использовать лианы, сплетая их вместе в первые подвесные мосты.

Первый понтонный мост появился в 493 году до н.э. Персидский царь Дарий совершил поход против скифов, переправив свою армию через Босфор в самом узком месте пролива. Сделал он это, постелив балки и настилы на заякоренные корабли.

Главным событием в мостостроении, после появления самого моста стало появления разводного моста. Никто не может сказать точно, когда появился первый в мире разводной мост. Но без сомнений появление его связано с появлением первых крепостей и желания их хозяев защитить себя от нападений. В эпоху средневековья. Развитие торговли и судостроения подтолкнуло идею создания разводных мостов, которые уже служили не для защиты от чего либо, а для беспрепятственного движения по реке судов с мачтой.

Ученые спорят, с чего начинается любая цивилизация? Есть мнения, что с дорог, а там где они есть, рано или поздно появляются мосты. Мосты!? Как невозможно сосчитать звезды на небе, так и еще некому не удавалось определить сколько мостов было построено на земном шаре. Их многообразию и неповторимости можно только удивиться.

Вывод: Значение мостов многогранно: позволяют преодолевать географические преграды рельефа и гидрологии (реки, ущелья, овраги, каньоны, обрывы и т.д.); являются соединительными элементами транспортных магистралей (железнодорожных и автомобильных путей); улучшают географическое положение территории; влияют на транспортную доступность населенных пунктов; являются стратегическими военными объектами, позволяющими в кратчайший срок проникнуть на территорию, либо наоборот, отразить нападение неприятеля; являются историческими и культурными памятниками; неотъемлемой частью архитектуры городских и сельских поселений.

Я подтвердил свою гипотезу о том, что строительство мостов оказывает значительное положительное влияние на жизнь людей и развитие цивилизации. После изучения литературы и интернет источников, для написания проекта, я решил выполнить макет разводного моста. (демонстрация макета)

Педагог: Вот такую интересную работу провел Мирослав.

Сейчас, мы отвлечемся на одну минутку и сделаем с вами «техническую» физкультминутку.

Быстро встаньте, улыбнитесь,

Выше, выше подтянитесь.

Ну-ка, плечи распрямите,

Поднимите, опустите,

Влево, вправо повернулись,

Рук коленями коснулись,

Сели, встали, сели, встали,

И на месте побежали.

(Учащиеся встают из-за парт, под музыку повторяют движения за педагогом.

Педагог: Чтобы понимать, о чем будет говориться дальше, я предлагаю разобраться с инженерными понятиями, касающимися мостов. Посмотрим на рисунок и составим небольшой словарик терминов. Итак, мост состоит из пролетных строений и опор.

Пролетные строения - это собственно сам мост. То, по чему переходят реку люди или переезжает транспорт. Пролетные строения бывают самыми разными - балочными, фермовыми, арочными, вантовыми и еще несколько других видов. О каждом из них мы поговорим отдельно.

Опоры - это те конструкции, на которые мост (точнее, его пролетные строения) опираются и которые распределяют нагрузку, давящую на сам мост. Опоры, стоящие на берегах реки в обоих концах моста называются устоями. А промежуточные опоры, стоящие в воде - быками.

Теперь, когда о мостах мы уже кое-что знаем, отправимся в путешествие в далекое прошлое.

Спросите, что бы сделал человек, если бы ему надо было попасть на другой берег речки? А из материалов и инструментов у него были бы только самые простые - дерево, камень, веревки? Скорее всего, он ответит, что срубил бы достаточно высокое дерево, перекинул бы его через реку и перешел бы на другой берег по нему. Наверное, именно так и выглядели самые первые мосты на свете.

По одному бревну передвигаться не очень удобно, но если выложить ими целый ряд, то получится обыкновенная дорога, по которой легко перебраться на другую сторону. Именно так долгое время выглядело большинство мостов. Этот тип мостов называется балочным.

Кроме того, в те же давние времена были изобретены остальные основные конструкции мостов – распорные (арочные и подвесные) и понтонные.

Например, подвесные мосты тоже имеют очень давнюю историю. Они были распространены (и используются по сей день) в горных районах нашей планеты. В Индии, Китае, в Южной Америке. Везде, где есть узкие, но очень глубокие ущелья. Строятся они очень просто. На другой берег перебрасывается (или переносится вплавь) один из концов веревки. Второй конец остается на этом берегу. Оба конца закрепляются. Получается канатный мостик.

По нему рискнет пройти лишь цирковой акробат-канатоходец.

Вспомните, видели ли вы такой номер в цирке? Не каждый решится повторить его? На прогулке поучитесь ходить по бордюру, как можно дольше сохраняя равновесие. Правда ли, что чтобы не упасть, лучше держаться за какие-нибудь перила? Поэтому чуть выше основного каната на подвесном мосту обычно протягивают еще две веревки, чтобы было за что держаться. Да и снизу часто вместо одного каната протягивают два и настилают по ним настил из поперечных дощечек.

А в Индии такие мосты бывают живыми! Люди протягивают канаты с берега на берег и пускают по ним виться ростки лиан. Лианы очень прочные и гибкие растения. И растут они достаточно быстро. Поэтому через некоторое время канат оказывается опутанным лианами, по которым вполне можно ходить как по мосту.

Еще один вид мостов - понтонные. Так называют плавучие мосты, пролеты которых опираются не на твердые опоры, а на плавающие в воде объекты - понтоны. Понтонами могут быть просто несколько бочек, связанных одна с другой и поставленных на якорь. Или какие-то плоты. Или даже суда.

Именно понтонный мост использовал великий и воинственный персидский царь Ксеркс в своем походе на греков. Он мечтал покорить Грецию, собрал несметное войско и выступил в поход. Но армии сначала надо было преодолеть пролив, отделяющий их от Греции. И тогда Ксеркс приказал по всему проливу поставить на якорь корабли и соединить их мостками, чтобы воины могли перейти по этому плавучему мосту на греческий берег. Но, когда большая часть моста была уже готова, на море вдруг началась сильная буря и разметала все корабли. Мост рухнул. А Ксеркс в ярости приказал своим рабам высечь непокорное море цепями!

Но и висячие мосты, и понтонные в те далекие времена использовать было не очень удобно. До тех пор, пока не были изобретены новые строительные материалы (а произошло это уже в 19 веке), основными мостами все же были балочные и арочные.

С балочным мостом мы уже познакомились. Он достаточно прочен и его легко строить. Но со временем оказалось, что у такого моста есть ряд недостатков. Самый главный из них тот, что под большим грузом он прогибается. Человек свободно проходит по нему, а вот груженая повозка уже может мост прогнуть и даже переломить.

Что же можно сделать в таком случае? Конечно же, подставить под длинный пролет опору! Вспомним, что такие промежуточные опоры называют "быками". Правда, необычное название? У детского писателя А. Шибаева есть такое забавное стихотворение:

"Что за шутки? Говорят,

На быках мосты стоят!

Вот он, мост,

Под ним река —

Ни единого быка!

Не пойму я ничего:

Утонули, что ли?

Или все до одного

Убежали в поле

От нелёгкого труда?

Ну, а мост на чём тогда?.."

Промежуточная опора-бык поможет и при второй проблеме: если длина балки моста короче длины реки. Ведь не всегда можно найти такое бревно, чтобы оно доставало с одного берега до другого. Тогда и кладут несколько балок, опирая их концами на опоры, стоящие в воде.

Но даже при наличии промежуточных опор, балки под грузом прогибаются. Эту проблему решили древние римляне. Дорожная сеть в их огромной империи простиралась на 300 тыс. км. Именно они стали строить первые каменные мосты, использовать в строительстве цемент и делать арочные, или как их еще называют, сводчатые конструкции.

Знаете ли вы что такое арка? (Возьмите полоску картона и попросите учащихся продемонстрировать вам арку.)

Чем же она лучше ровного перекрытия?

Дело в том, что нагрузка на горизонтально расположенную поверхность гораздо больше, чем на выгнутую дугой. Это можно проверить самому.

Попробуем надавить пальцем на середину "моста" из полоски картона. Он легко прогнется. А теперь выгните полоску в виде арки и попробуем прогнуть этот мост. Правда, это сделать гораздо труднее.

Поэтому, мосты с арочными перекрытиями очень прочны и их можно строить гораздо длиннее, чем балочные. Есть мосты, построенные древними римлянами, которые стоят до сих пор. Так же как и акведуки (мосты не для людей или транспорта, а для воды), по которым проходил водопровод в римские города. Например, одни из самых знаменитых и хорошо сохранившихся из них, которым можно любоваться и по сей день, это мост Понте де Тиберио в Римини и акведук Пон-дю-Гар во Франции.

Долгое время прочности деревянных балочных и каменных арочных мостов хватало, чтобы обеспечивать движение любых грузов через реки. Но вот пришел 19 век. А вместе с ним появились новая техника и новые материалы. По всему миру стали активно строить железные дороги. Обнаружилось, что старые мосты для нее не подходят. Чтобы выдерживать тяжелые грузовые составы понадобились мосты еще более прочные, чем традиционные каменные. И тогда люди для строительства мостов начали использовать сталь. Стальной мост крепок, строить его быстрее и дешевле, чем каменный. Но в конструкции стальных мостов потребовались улучшения. Для них стали использовать фермы.

Фермы - это такие металлические решетчатые конструкции. Сейчас мы чаще всего их видим на железнодорожных мостах, опорах линий электропередач, подъемных кранах. Они придают крепость сооружению за счет перераспределения нагрузки между всеми элементами.

Чтобы подвесить мост, сначала строятся высокие столбы - пилоны, на которых потом крепится система тросов, удерживающих всю конструкцию. Бывает две разновидности крепления. У висячих мостов несущие тросы крепятся обычно в одной точке наверху пилона и имеют дугообразную форму. А у вантовых мостов тросы крепятся по всей высоте пилона и натянуты как струна

Ну а теперь самый главный вопрос, который очень нас интересовал. Да, мосты бывают длинные и короткие, ровные и выгнутые, деревянные и стальные, крепкие и не очень. Но как их ставят на опоры в реке? Ведь там же вода? Как вы думаете? Придумайте какой-нибудь способ, чтобы можно было поставить опору для моста посреди реки. Я уверена, что подумав, вы найдете ответ.

(ответы учащихся)

Реку надо просто осушить! Можно прорыть для нее временное русло, и когда вода уйдет, спокойно построить опору на сухом месте.

Этот способ, конечно, подходит не всегда. Поэтому наряду с ним используют и другие способы. Например, если грунт в месте строительства моста позволяет, то в дно можно вбить сваю - опору с заостренным концом. Сваи вбивают обычно прямо с судна. И опора прочно укрепляется на дне.

Но если мы по какой-то причине не возможно это сделать, то можно опору установить на фундаменте. Этот способ часто используют в современном мостостроении. Но как же сделать бетонный фундамент под водой? Во-первых, бетон может застывать и в воде. А во вторых, в том месте, где будут проводиться работы можно воду и убрать. Делается это с помощью кессонов.

Чтобы понять, что это такое, проведем один физический опыт. Для него нам понадобится миска с водой, пустой стакан и большой кусок скомканной бумаги. Вложите бумагу в стакан так, чтобы комок там плотно застрял и не выпадал при переворачивании. Мы сможем перевернуть вверх ногами и погрузить стакан с бумагой в воду так, что бумага останется совершенно сухой. И мы увидим, что воздух в стакане так и остался. Он вытеснил воду с этого места и внутри миски с водой образовался воздушный колокол. И бумага осталась совершенно сухой – достанем стакан обратно и убедимся в этом.

Вот на наш стакан и похож кессон. В нужном месте устанавливают цилиндрическую водонепроницаемую камеру, открытую снизу. И в этом месте создается воздушный колокол, дно реки освобождается. В камеру через специальный шлюз забираются рабочие и устанавливают опору.

История мостов в каждой части света имеет свои особенности и легенды.

В русском фольклоре, в былинах и сказках фигурирует Калинов мост через реку Смородину, который, по одному из толкований, соединяет мир живых с миром мёртвых.

«Наводить мосты» − в руссом языке значит «знакомиться, устанавливать нужные связи», а «сжигать мосты» окончательно разрывать связи с кем-либо или чем-либо, лишать себя возможности к отступлению.

Про бесполезный спор можно сказать: «как два барана на мосту».

Мосты упоминаются и в русских старинных загадках. Попробуйте сами составить загадки.

(учащиеся делятся на две группы и карточки, составляют загадки)

«Золотой мост на сотню верст» − лучи солнца, свет;

«Протянулся мост на семь верст, а в конце моста золотая верста» − неделя, дни недели.

Практическая работа

Педагог:

А сейчас мы с вами станем мостостроителями. У каждого он получится особенной, непохожей на другие. И чтобы определить, кто какой мост будет строить, мы проведем розыгрыш.

(учащиеся выбирают карточки)

Повторение правил безопасности

Но, сначала вспомним правила безопасности при работе с ножницами и клеем.

Работайте хорошо отрегулированными и заточенными ножницами.

Ножницы должны иметь тупые, скруглённые концы.

Ножницы кладите кольцами к себе.

Не оставляйте ножницы раскрытыми.

Передавайте ножницы кольцами вперёд.

Не размахивайте ножницами, не подносите их к лицу.

Используйте клей строго по назначению.

Будьте аккуратны при работе с клеем, чтобы не испачкать себя и окружающих.

(Во время работы следим за техникой безопасного поведения, за качеством выполнения работы, правильностью выполнения технологических приемов работы, аккуратностью, эстетическим восприятием)

IV. Итоговый

(Проводится демонстрация моделей, учащиеся рассказывают о конструкции своего моста. Педагог подводит итог, оценивает лучшие модели).

Педагог: Скажите, что нового и интересного вы узнали сегодня на занятии? К какому виду относится ваш мост? Какие полезные функции он выполняет? Молодцы. Сейчас мы посмотрим на самые необычные мосты в мире.

(демонстрация слайдов)

А сейчас, ребята, если вам понравилось наше занятие и вы довольны своей работой, приклейте веселый смайлик на доску; если понравилось, но не очень − грустный. А если совсем не понравилось − пусть смайлик будет злой.

Литература

Гибшман Е. Е. Проектирование деревянных мостов. − М., 1965

Гибшман Е. Е. Проектирование металлических мостов. − М., 1969

Евграфов Г. К. Богданов Н. Н. Проектирование мостов. − М., 1966

Ефимов П. П. Архитектура мостов. − М.: Изд-во ФГУП «Информавтодор», 2003

Ильясевич С. А. Металлические коробчатые мосты. − М., 1970

Назаренко Б. П. Железобетонные мосты, 2 изд. − М., 1970.

Фотофакт "Открытое занятие "Объемное моделирование. Техническое сооружение – мост"

Выступление Маркушевского Мирослава, учащегося объединения по интересам "МастерОк"

Экспериментальная часть занятия

Практическая часть занятия

Рефлексия

Фотофакт "Экскурсия в городе Бешенковичи"

Понтонный мост через реку Двина