登录
1.明确任务。
利用身边的材料，搭建一座长2 m、宽1 m，可供一个约70 kg的人通行的简易人行浮桥，要求浮桥兼具安全性和稳定性。
利用身边的材料，搭建一座长2 m、宽1 m，可供一个约70 kg的人通行的简易人行浮桥，要求浮桥兼具安全性和稳定性。
答案
解：
1. 浮力参数设计：
人受到的重力：$G_{\mathrm{人}}=mg=70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$
根据漂浮条件，浮桥总浮力需要承载人和浮桥自身的总重力，预留安全余量后，设计浮桥总可提供的最大浮力不小于1000N。
2. 搭建材料选择：
单瓶容积2L的密封空塑料可乐瓶若干、长度2m的轻质硬木条2根、防水绳索、防滑薄胶合板、防水胶带。
3. 搭建操作：
① 制作浮筒：将60个空可乐瓶拧紧瓶盖保证完全密封，每6个沿2m长度方向紧密捆绑为1个长浮筒，共制作10个长浮筒，并排排布后总宽度为1m，所有浮筒完全浸没时总浮力为$F_{\mathrm{浮总}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{总}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 60× 2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=1200\ \mathrm{N}$，满足浮力要求。
② 固定框架：将2根2m长的硬木条分别放置在浮筒组的两个长边处，用防水绳索将所有浮筒与硬木条紧密绑扎为整体，保证浮桥结构不会松散变形。
③ 铺设桥面：在浮筒上方铺设防滑薄胶合板，用防水胶带固定，保证桥面平整、行走不打滑。
④ 稳定性加固：在浮桥的四个角分别系好绳索，将浮桥两端分别固定在水域两岸的固定重物上，避免浮桥漂移、侧翻。
4. 通行测试：
质量约70kg的测试人员缓慢在桥面上通行，浮桥无明显过量下沉、无侧倾，可顺利完成通行。
答：该方案搭建的简易人行浮桥符合长2m、宽1m，可供70kg人员通行的要求，兼具安全性与稳定性。
1. 浮力参数设计：
人受到的重力：$G_{\mathrm{人}}=mg=70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$
根据漂浮条件，浮桥总浮力需要承载人和浮桥自身的总重力，预留安全余量后，设计浮桥总可提供的最大浮力不小于1000N。
2. 搭建材料选择：
单瓶容积2L的密封空塑料可乐瓶若干、长度2m的轻质硬木条2根、防水绳索、防滑薄胶合板、防水胶带。
3. 搭建操作：
① 制作浮筒：将60个空可乐瓶拧紧瓶盖保证完全密封，每6个沿2m长度方向紧密捆绑为1个长浮筒，共制作10个长浮筒，并排排布后总宽度为1m，所有浮筒完全浸没时总浮力为$F_{\mathrm{浮总}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{总}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 60× 2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=1200\ \mathrm{N}$，满足浮力要求。
② 固定框架：将2根2m长的硬木条分别放置在浮筒组的两个长边处，用防水绳索将所有浮筒与硬木条紧密绑扎为整体，保证浮桥结构不会松散变形。
③ 铺设桥面：在浮筒上方铺设防滑薄胶合板，用防水胶带固定，保证桥面平整、行走不打滑。
④ 稳定性加固：在浮桥的四个角分别系好绳索，将浮桥两端分别固定在水域两岸的固定重物上，避免浮桥漂移、侧翻。
4. 通行测试：
质量约70kg的测试人员缓慢在桥面上通行，浮桥无明显过量下沉、无侧倾，可顺利完成通行。
答：该方案搭建的简易人行浮桥符合长2m、宽1m，可供70kg人员通行的要求，兼具安全性与稳定性。
2.人员分工。
全班分成3个小组，每组人员分工如表5-2。
表5-2 浮桥搭建分工安排表
| 分工 | 项目总监 | 采购员 | 绘图师 | 工程师(3~4名) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 职责 | 负责人员分配、组织讨论、督促项目实施，辅助工程师搭建浮桥，汇报浮桥的优缺点 | 统计需要用到的材料，负责材料的收集、
理及多余材料的处理 | 汇总小组意见，根据计算得出的材料数量及设想绘制图纸 | 给设计提建议，按设计方案组织成员搭建浮桥，测量浮桥最大承重，协助老师验收浮桥 |
| 负责人 | | | | |
3.实地勘察。
对学校池塘进行实地勘察，记录相关内容，如浮桥的走向、地锚的位置、浮桥的长度和宽度、池塘的深度等，为浮桥的设计与搭建提供基础信息。
表5-3 实地勘察记录表
4.浮桥设计。
(1)选择材料。
根据实地勘察情况，选择合适的材料，在表5-4中填写其名称、规格和单价。
表5-4 材料选择记录表
(2)计算浮力。
出于安全考虑，当一个70 kg的行人站在浮桥上时，单个浮体的浸没程度不应超过70%。考虑浮体和其他材料的自重，通过计算，得出浮体浸没部分的体积，进一步估算相关浮体的用量和费用，并将结果记录在表5-4中。
(3)绘制图纸。
根据勘察结果，确定浮桥搭建方案，并画出设计图纸(要求标注尺寸和材料名称)。
全班分成3个小组，每组人员分工如表5-2。
表5-2 浮桥搭建分工安排表
| 分工 | 项目总监 | 采购员 | 绘图师 | 工程师(3~4名) |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 职责 | 负责人员分配、组织讨论、督促项目实施，辅助工程师搭建浮桥，汇报浮桥的优缺点 | 统计需要用到的材料，负责材料的收集、
理及多余材料的处理 | 汇总小组意见，根据计算得出的材料数量及设想绘制图纸 | 给设计提建议，按设计方案组织成员搭建浮桥，测量浮桥最大承重，协助老师验收浮桥 || 负责人 | | | | |
3.实地勘察。
对学校池塘进行实地勘察，记录相关内容，如浮桥的走向、地锚的位置、浮桥的长度和宽度、池塘的深度等，为浮桥的设计与搭建提供基础信息。
表5-3 实地勘察记录表
4.浮桥设计。
(1)选择材料。
根据实地勘察情况，选择合适的材料，在表5-4中填写其名称、规格和单价。
表5-4 材料选择记录表
(2)计算浮力。
出于安全考虑，当一个70 kg的行人站在浮桥上时，单个浮体的浸没程度不应超过70%。考虑浮体和其他材料的自重，通过计算，得出浮体浸没部分的体积，进一步估算相关浮体的用量和费用，并将结果记录在表5-4中。
(3)绘制图纸。
根据勘察结果，确定浮桥搭建方案，并画出设计图纸(要求标注尺寸和材料名称)。
答案
解：
1. 人员分工填写（表5-2负责人栏）：
项目总监：张XX
采购员：李XX
绘图师：王XX
工程师：赵XX、陈XX、刘XX、周XX
2. 实地勘察记录表填写：
| 勘察项目 | 记录内容 | 备注意见 |
| --- | --- | --- |
| 浮桥走向 | 南北走向，连接池塘南北两侧人行通道 | 通行路径顺畅，无障碍物 |
| 地锚位置 | 南北两岸距水边1.2m的硬化地面处 | 地面承载力足够，可牢固固定地锚 |
| 浮桥设计长度 | 4.2m | 水面两岸净距3.8m，预留0.2m两端固定余量 |
| 浮桥设计宽度 | 0.9m | 满足单人正常通行，预留安全余量 |
| 池塘水深 | 平均1.3m，最大水深1.6m | 浮桥浮起后不会触碰池底 |
3. 浮力计算：
行人重力：$G_{\mathrm{人}} = m_{\mathrm{人}}g = 70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 700\ \mathrm{N}$
浮桥及所有材料总自重取$G_{\mathrm{桥}} = 220\ \mathrm{N}$
浮桥所需总浮力：$F_{\mathrm{浮总}} = G_{\mathrm{人}} + G_{\mathrm{桥}} = 700\ \mathrm{N} + 220\ \mathrm{N} = 920\ \mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$，得总排开体积：
$V_{\mathrm{排总}} = \frac{F_{\mathrm{浮总}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{920\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 0.092\ \mathrm{m}^3$
选用单个浮体为规格$0.5\ \mathrm{m} × 0.5\ \mathrm{m} × 0.4\ \mathrm{m}$的高密度泡沫块，单个浮体总体积$V_0=0.1\ \mathrm{m}^3$，单个浮体允许最大浸没体积$V_{\mathrm{排}0}=70\%V_0=0.07\ \mathrm{m}^3$，单个浮体可提供最大浮力$F_{\mathrm{浮}0}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}0}=700\ \mathrm{N}$。
共选用6个该规格浮体，总允许排开体积$6×0.07\ \mathrm{m}^3=0.42\ \mathrm{m}^3 ＞ 0.092\ \mathrm{m}^3$，满足安全要求。
4. 材料选择记录表填写：
| 浮桥部件 | 材料名称及规格 | 单价 | 用量 | 费用 | 总费用 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 浮体 | 高密度泡沫浮块 50cm×50cm×40cm | 12元/个 | 6个 | 72元 | 139元 |
| 缆索 | 尼龙安全绳 直径8mm | 1.8元/米 | 12米 | 21.6元 | |
| 地锚 | 带膨胀螺栓的10kg水泥配重锚 | 7元/个 | 4个 | 28元 | |
| 桥面 | 防腐塑木板 长1.4m×宽0.9m×厚2cm | 12元/块 | 3块 | 36元 | |
| 其他组件 | 不锈钢扎带、防水防滑胶带 | 1.4元/套 | 1套 | 1.4元 | |
5. 设计图纸要求：
绘制浮桥俯视图与侧视图：
俯视图：标注浮桥总长度4.2m，宽度0.9m，桥面为3块拼接塑木板，6个泡沫浮体均匀分布在桥面下方，两端通过尼龙绳连接岸边4个地锚，标注所有部件对应材料名称。
侧视图：标注浮体浸没最大高度为28cm（对应70%浸没率），桥面高出水面10cm，标注各部分尺寸参数。
答：以上简易人行浮桥搭建方案符合安全要求与实践设计规范。
1. 人员分工填写（表5-2负责人栏）：
项目总监：张XX
采购员：李XX
绘图师：王XX
工程师：赵XX、陈XX、刘XX、周XX
2. 实地勘察记录表填写：
| 勘察项目 | 记录内容 | 备注意见 |
| --- | --- | --- |
| 浮桥走向 | 南北走向，连接池塘南北两侧人行通道 | 通行路径顺畅，无障碍物 |
| 地锚位置 | 南北两岸距水边1.2m的硬化地面处 | 地面承载力足够，可牢固固定地锚 |
| 浮桥设计长度 | 4.2m | 水面两岸净距3.8m，预留0.2m两端固定余量 |
| 浮桥设计宽度 | 0.9m | 满足单人正常通行，预留安全余量 |
| 池塘水深 | 平均1.3m，最大水深1.6m | 浮桥浮起后不会触碰池底 |
3. 浮力计算：
行人重力：$G_{\mathrm{人}} = m_{\mathrm{人}}g = 70\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 700\ \mathrm{N}$
浮桥及所有材料总自重取$G_{\mathrm{桥}} = 220\ \mathrm{N}$
浮桥所需总浮力：$F_{\mathrm{浮总}} = G_{\mathrm{人}} + G_{\mathrm{桥}} = 700\ \mathrm{N} + 220\ \mathrm{N} = 920\ \mathrm{N}$
由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$，得总排开体积：
$V_{\mathrm{排总}} = \frac{F_{\mathrm{浮总}}}{\rho_{\mathrm{水}}g} = \frac{920\ \mathrm{N}}{1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 0.092\ \mathrm{m}^3$
选用单个浮体为规格$0.5\ \mathrm{m} × 0.5\ \mathrm{m} × 0.4\ \mathrm{m}$的高密度泡沫块，单个浮体总体积$V_0=0.1\ \mathrm{m}^3$，单个浮体允许最大浸没体积$V_{\mathrm{排}0}=70\%V_0=0.07\ \mathrm{m}^3$，单个浮体可提供最大浮力$F_{\mathrm{浮}0}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}0}=700\ \mathrm{N}$。
共选用6个该规格浮体，总允许排开体积$6×0.07\ \mathrm{m}^3=0.42\ \mathrm{m}^3 ＞ 0.092\ \mathrm{m}^3$，满足安全要求。
4. 材料选择记录表填写：
| 浮桥部件 | 材料名称及规格 | 单价 | 用量 | 费用 | 总费用 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 浮体 | 高密度泡沫浮块 50cm×50cm×40cm | 12元/个 | 6个 | 72元 | 139元 |
| 缆索 | 尼龙安全绳 直径8mm | 1.8元/米 | 12米 | 21.6元 | |
| 地锚 | 带膨胀螺栓的10kg水泥配重锚 | 7元/个 | 4个 | 28元 | |
| 桥面 | 防腐塑木板 长1.4m×宽0.9m×厚2cm | 12元/块 | 3块 | 36元 | |
| 其他组件 | 不锈钢扎带、防水防滑胶带 | 1.4元/套 | 1套 | 1.4元 | |
5. 设计图纸要求：
绘制浮桥俯视图与侧视图：
俯视图：标注浮桥总长度4.2m，宽度0.9m，桥面为3块拼接塑木板，6个泡沫浮体均匀分布在桥面下方，两端通过尼龙绳连接岸边4个地锚，标注所有部件对应材料名称。
侧视图：标注浮体浸没最大高度为28cm（对应70%浸没率），桥面高出水面10cm，标注各部分尺寸参数。
答：以上简易人行浮桥搭建方案符合安全要求与实践设计规范。
