跨学科实践
卵壳的秘密
1. 涉及的跨学科知识

|涉及学科|相应内容|
| ---- | ---- |
|生物学|鸟卵的结构，卵壳的功能|
|物理|物体承受压力大小与接触面积的关系|
|工程学|结构安全学相关内容|
|美术|绘制“卵壳”形状的建筑|
2. 目的要求
(1) 探究卵壳内外压力承受度是否相同，说出刚孵化成型的雏鸟能啄破卵壳的原因。
(2) 查阅资料，了解哪些建筑用到了“卵壳”原理。
3. 材料用具
鸡卵6个、铅笔1支、透明胶带、剪刀、碗、塑料瓶2个、吸管(或纸卷)等。
4. 方法步骤
(1) 取卵壳：取2个鸡卵，将鸡卵中部在碗边敲击，使其裂开一条缝，轻轻地剥去部分卵壳，倒出卵黄和卵白(可食用)。取卵壳的钝端半圆，用清水冲洗后，用剪刀将边缘修剪平整，每次修剪的幅度不宜过大，防止剪碎卵壳。如图甲。
温馨提醒：尽量使两个半圆卵壳的高度一致；卵壳要趁湿修剪，否则晾干后修剪极易碎。
(2) 制作“戳壳器”：将2个卵壳以正、反两种方式放在桌面上，保持卵壳的最底端高度一致。然后，将2个塑料瓶去底，分别盖在2个卵壳上方，在塑料瓶盖中心打孔，将吸管插入孔中，保持两组吸管的高度一致。如图乙。
(3) 将铅笔插入吸管，在距卵壳20厘米处，稍稍偏离中心(非垂直方向)松开铅笔，让其自由落下，分别测试卵壳从外向内和从内向外受到冲击的情况，观察卵壳是否破裂及破裂程度。重复实验3次，每个卵壳仅使用1次。

5. 实验结果及结论
完成观察记录表。

实验结论：。
6. 实践反思
(1) 为什么卵壳既能够很好地保护未出壳的小鸡，又能够让小鸡轻松出壳？
(2) 查阅资料，说出哪些建筑利用了“卵壳”原理，并将其简单绘制在下方空白处。

实验结果及结论
观察记录表：
|受力方向|外→内（如图乙左图）| | |内→外（如图乙右图）| | |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|组别|1|2|3|4|5|6|
|结果
破裂| | | |√|√|√|
|未破裂|√|√|√| | | |
实验结论：卵壳承受从外向内的压力的能力较强，承受从内向外的压力的能力较弱。
实践反思
(1) 卵壳的拱形结构能够分散外界施加的压力，从而很好地保护未出壳的小鸡；而当雏鸟从卵壳内部向外啄时，卵壳难以承受从内向外的压力，所以雏鸟能够轻松出壳。
(2) 示例：悉尼歌剧院、中国国家大剧院（绘图提示：绘制出半球形/拱形的建筑轮廓即可）。

1. 从卵壳的拱形结构特性分析，当压力从外向内作用时，拱形结构会将压力分散到整个卵壳表面，使卵壳承受压力的能力较强；当压力从内向外作用时，卵壳的结构受力方式改变，承受压力的能力较弱，因此实验中从外向内冲击的卵壳不易破裂，从内向外冲击的卵壳易破裂。
2. 卵壳的拱形结构可有效分散外界压力，抵御外界冲击，从而保护未出壳的小鸡；雏鸟从卵壳内部向外啄时，卵壳无法承受该方向的压力，所以雏鸟能轻松破壳。
3. 卵壳原理指拱形结构受力分散、坚固稳定的特点，悉尼歌剧院、中国国家大剧院等建筑利用了该原理，这类建筑的拱形外壳可提升自身稳定性与承重能力。