高中物理通識(shí)教育之井蓋為什么是圓形的*

王小慶

高中物理通識(shí)教育(General Education)是讓學(xué)生通過對(duì)知識(shí)廣博、普遍意義的了解，形成內(nèi)心統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)觀和世界觀，并通過理性和感性均衡發(fā)展，使之形成完善的人格。通識(shí)教育的主要目的和意義旨在培養(yǎng)積極參與社會(huì)生活的、有社會(huì)責(zé)任感的、全面發(fā)展健全的人[1]。

微軟公司曾在招聘員工時(shí)出了一道面試題，即井蓋為什么是圓形的？面對(duì)這些日常生活中的問題，如果學(xué)生對(duì)司空見慣的井蓋形狀曾經(jīng)有過細(xì)心觀察和思考，那么，當(dāng)遇到此問題時(shí)，便可以從容應(yīng)對(duì)，這集中體現(xiàn)了通識(shí)教育對(duì)學(xué)生未來的發(fā)展產(chǎn)生的重要影響，這些影響涉及人生的方方面面。接下來，就讓我們揭開圓形井蓋的神秘面紗。

一、井蓋為什么是圓形的

1.井蓋都是圓形的嗎

圖1　生活中的各種井蓋

通過觀察、研究發(fā)現(xiàn)，井蓋的形狀各異，多種多樣。有圓形的、方形的、三角形的等。一般說來，圓形和方形居多。圓形井蓋主要出現(xiàn)在機(jī)動(dòng)車道上，而方形井蓋主要出現(xiàn)在非機(jī)動(dòng)車道上。

2.從美學(xué)角度來看圓形和方形井蓋

圓形是一種很奇妙的形狀。古代人最早從太陽、陰歷十五的月亮得到圓的概念，埃及人認(rèn)為圓是神賜給人的神圣圖形。各種動(dòng)物(包括人)圓形的眼珠，幾乎是自然界中最完美、最為引人注目的對(duì)象。遠(yuǎn)距離看，宇宙中星球、星云的形狀都是圓形的，它們之間的運(yùn)動(dòng)也都是沿著圓形的軌道。從心理學(xué)審美的研究方面來看，當(dāng)一個(gè)人從兒童開始，便對(duì)圓形圖案、物體有特別的偏好——在圓形、方形、三角形類幾何圖形中，兒童最喜歡圓形類幾何圖形，對(duì)方形與三角形類幾何圖形喜好的區(qū)別不明顯[2]。

圖2　從兒童時(shí)期開始人們對(duì)不同圖形的喜好比例

因圓形圖案的完全對(duì)稱性、完美性，無形之中賦予了圓形特殊的、無以言表的美感，心理學(xué)表明，從兒時(shí)開始，我們對(duì)圓的喜愛就遠(yuǎn)超過了其他形狀。

3.圓形井蓋和方形井蓋各自的優(yōu)點(diǎn)

(1)圓形井蓋的優(yōu)點(diǎn)

①圓形井蓋，就像拱形涵洞、拱形橋、圓形井一樣，在建筑學(xué)和土木工程學(xué)中，井道都是圓形的，因?yàn)閳A形通道最有利于保持土壤的壓力，在工程和科學(xué)中，圓形井蓋由鐵合金澆注而成，打磨方便，圓形井蓋更好制造，且圓形受力更均勻，不容易坍塌，故而圓形井蓋在機(jī)動(dòng)車道隨處可見。

②圓形井蓋沿各個(gè)方向的直徑都一樣，井蓋直徑大于井口直徑，故而圓形井蓋是不會(huì)掉到井里去的(如圖3甲所示)。方形井蓋對(duì)角線長度大于邊長，故而方形井蓋有可能會(huì)掉到井里去(如圖3乙所示)。

圖3

(2)方形井蓋的優(yōu)點(diǎn)

①方形井蓋可以很大，如果一片方形井蓋還不夠用，可以做成兩片或多片組合式方形井蓋，但圓形井蓋卻不行，圓形井蓋只能做成一片式的。

②如果井口較大，多片方形井蓋比圓形井蓋方便開啟。

4.對(duì)圓形井蓋和方形井蓋認(rèn)識(shí)的誤區(qū)

有人認(rèn)為把一個(gè)金屬絲分別制作成方形和圓形，圓形的面積是大，從而制成圓形井蓋比較節(jié)約材料，這是錯(cuò)誤的。因?yàn)楫?dāng)金屬材料的體積V一定、井蓋的厚度d一定時(shí)，由此可知，井蓋的面積是一樣大的，切不可將一根金屬絲的問題與井蓋問題混為一談。

5.井蓋的分類和用途

(1)按形狀：有圓形、方形、長方形等；

(2)按承壓：有輕型、普通型、重型、超重型；

(3)按材料：有球磨鑄鐵、增強(qiáng)玻璃鋼、鋼纖維、樹脂模壓復(fù)合、再生樹脂復(fù)合、硅塑等；

(4)按用戶：有市政、自來水、電信、電力、消防等。

二、井蓋的改進(jìn)與創(chuàng)新

1.井蓋文化

在歐洲和日本，井蓋是有文化特質(zhì)的，尤其是日本花哨的井蓋，別具匠心，堪稱一絕。創(chuàng)作《名偵探柯南》的漫畫作家青山剛昌出生于大榮盯，他是當(dāng)?shù)厝说尿湴?。?jù)說大榮盯井蓋上的柯南就是青山剛昌親自設(shè)計(jì)的。日本關(guān)于井蓋的圖案設(shè)計(jì)已經(jīng)超過6 000多種，并且有幾家井蓋博物館，井蓋文化已變成日本旅游業(yè)的一部分[3]。

圖4　日本獨(dú)特的井蓋文化

我國在井蓋設(shè)計(jì)方面還比較單調(diào)，但我國地大物博，文化深邃，只要用心，我國一樣可以彰顯大國文化的魅力。

2.井蓋之殤

在下暴雨時(shí)，常常發(fā)生雨水倒灌的情景(如圖5甲所示)，不夠牢固的井蓋就會(huì)被雨水沖走,。當(dāng)雨水變小，路上行人不小心掉入下水井而喪命，因此下水井被稱為“吃人”下水井(如圖5乙所示)，從而造成“井蓋之殤”時(shí)常上演。

圖5

人們已經(jīng)對(duì)井蓋的安全問題做了改進(jìn)，在井蓋的下面掛上一張尼龍網(wǎng)，但是隨著雨水的沖刷和尼龍網(wǎng)的老化，這并不是長久之計(jì)。在此建議，只需要在井蓋下端加2跟金屬桿，交叉放置即可，如圖5丙所示。若有人跌落，金屬桿就會(huì)將人攔住，這是一勞永逸的良策。

三、結(jié)語

井蓋的形狀多種多樣，各有各的優(yōu)點(diǎn)，各有各的缺點(diǎn)，根據(jù)不同的用途，形狀各異。機(jī)動(dòng)車道上圓形井蓋比較常見，非機(jī)動(dòng)車道上方形井蓋比較常見。

通過高中物理通識(shí)教育課程之對(duì)生活中最常見的井蓋問題的研究，可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展六大核心素養(yǎng)中的實(shí)踐創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生做一個(gè)參與社會(huì)活動(dòng)的、全面發(fā)展健全的人。

[1]李波.美國通識(shí)教育課程改革的經(jīng)驗(yàn)與啟示[J].教書育人,2009,30(30):47-50.

[2]張錦華.5-6歲兒童對(duì)方形、圓形、三角形類幾何圖形喜好情況調(diào)研[J].裝飾,2010(9):90-91.

[3]沈好.日本的井蓋文化[J].世界文化,2011(2):42-43.