第5节跨学科实践：桥八年级物理下册?教科版第八章—运动和力

教学引入1几千年前，人们为跨越小溪，将树干跨放在小溪两岸，发明了最早的桥。早期的桥梁通常由木材和石块组成，现代桥梁通常由钢、混凝土和其他高强度材料构建，形状多种多样。

桥梁的结构2中国拥有许多古老而具有特色的桥梁，这些桥梁不仅是交通和交流的通道，也承载着历史和文化的传承。1.桥梁设计的两大关键是??????????和???????????。2.桥梁可以根据??????????和??????????分类。材料结构结构形状桥梁的结构梁桥拱桥悬索桥斜拉桥

桥梁的结构2梁桥拱桥悬索桥斜拉桥以梁为主要承重结构的桥，是我国古代最早出现的桥型，梁桥是最常见的桥梁类型之一，适用于中小跨径的桥梁工程。以拱为主要承重结构的桥，跨越能力较大，适用于宽阔河流或深谷等跨度较大、地基较好的桥梁工程。以缆索为主要承重构件的桥梁，悬索桥适用于超大跨度桥梁建设，如跨越宽阔的海峡或大河等。以斜拉索为主要承重构件的桥梁，斜拉桥适用于大跨度且有通航桥梁建设。

桥梁的结构23.桥梁由??????????????和??????????????组成。桥梁的整体设计原理都是??????????????????????????????。桥面承重结构防止桥面弯曲桥面承重结构

桥梁的力学分析3用一块表面画有方格的海绵块模拟桥面，用手按压海绵块来模拟负载(桥梁承载的东辆、行人等对桥面的压力)。观察海绵块的形变程度，并记录。探究实验：桥梁承重时的形变和受力【实验方案】【实验过程】控制两个支撑物体之间的距离不变，用力按压海绵块，观察海绵上下层方格的形变程度，上层方格被挤压变窄，下层方格被拉长变宽；逐渐增大力度，观察海绵形变程度的变化。

桥梁的力学分析3【分析论证】用较小力度按压海绵块时，上层方格被挤压较窄，下层方格被拉拉伸较长。用较大力度按压海绵块时，上层方格被挤压更窄，下层方格被拉拉伸更长。

桥梁的力学分析3【实验结论】桥梁上表面受到压力，下表面受到拉力。当负载增加时，桥梁弯曲形变程度会随之增加，如果弯曲形变超出桥梁允许的形变范围，桥梁就可能发生坍塌。如果你是一名桥梁工程师，如何避免桥梁发生大的弯曲形变，提高桥梁承重能力，避免桥梁坍塌呢?

桥梁的力学分析31.支撑结构受力情况理论探究①???????????是以梁为主要承重结构的桥，结构最简单的桥。在竖直荷载作用下结构无水平反力，只利用梁的抗弯能力来承受荷载的桥梁。桥本身重力负载的重力桥端反作用力桥端反作用力桥梁上部受到压缩，下部受到拉伸桥本身重力负载的重力桥端反作用力桥端反作用力桥梁不堪重负的时候就会产生范性形变，甚至被压垮桥本身重力负载的重力桥端反作用力桥端反作用力加入桥墩时，可以阻止桥梁的弯曲并产生向上的支撑力桥墩的支撑力梁桥

桥梁的力学分析3②???????????是以拱为主要承重结构的桥，通过拱的弯曲形状将荷载转换为水平和竖向压力，并传递到桥台和支撑结构上的桥梁。拱桥当拱形的上部受向下的外力时，它能把压力向下传递给相邻的部分，在两端产生外推力和下压力。拱形基座两端通过拱形将向上、向内的反作用力传给受力点。

桥梁的力学分析3③???????????????是通过将荷载从桥面传递到主缆，再由主缆传递到桥塔和锚锭的体系。悬索桥④???????????????是通过斜拉索将桥面荷载传递到桥塔上，由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种桥跨结构。斜拉桥

桥梁的力学分析32.所有???????????????????????????????的合力与??????????????????????????的合力平衡。3.根据????????????????????????条件，无论什么样的桥梁结构，都会产生一个向上的合力作为桥面的????????????????????????????。支撑桥面的力桥面及负载二力平衡支撑力支撑结构产生一个向上的合力，与桥面及负载的合力平衡

桥梁的力学分析3活动体验拱桥的支撑作用找一个硬直筒圈，中间套一根橡皮筋，如图所示，用手轻压顶部，观察皮筋的形变，思考拱桥形状与桥面负载的关系？手在施加压力的同时，橡皮筋逐渐被拉伸，拱桥的弧度逐渐变大。拱形能把压力向下传递给相邻的部分在两端产生外推力和下压力，而且弧度越大，它的外推力越大，下压力越小，承重能力也就越强。

桥梁的力学分析3如何在桥梁负载增加时保持桥梁结构稳定、不易弯曲，这也是设计桥梁应考虑的问题。哪种几何元素构成的物体稳定性好呢?将几根橡皮筋连接起来后，穿过吸管再首尾连接，分别搭成三角形和矩形结构。利用悬挂重物对以上结构施加向下的力。比较三角形、矩形结构的稳定性有什么不同？探究实验：几何体的稳定性【实验方