跨學(xué)科實踐：橋第5節(jié)

第八章

運動和力初/中/物/理——八年級下冊—————————————————————物理教科版（2024）新課標(biāo)八年級下冊學(xué)習(xí)目標(biāo)難點重點1.知道橋梁的分類和基本設(shè)計原理。2.通過實驗對橋梁的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，找到讓橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易彎曲的方法。3.設(shè)計并制作一座自己的橋，與同學(xué)、老師交流討論，并進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。新課引入一座橋——承擔(dān)著天塹變通途的期盼，勾勒著夢想與光陰的軌跡。一、橋梁的結(jié)構(gòu)——分類知識構(gòu)建梁橋特點：結(jié)構(gòu)簡單，外形平直，容易建造，造價低，可塑性強，適合中小跨度橋梁，尤其是城市和公路橋梁。一、橋梁的結(jié)構(gòu)——分類拱橋特點：構(gòu)造簡單，受力明確，外形美觀，維修養(yǎng)護費用低，自重較重，施工復(fù)雜，建筑高度較高，影響橋下交通和景觀。懸索橋特點：跨度能力大，適合跨越寬闊的河流、深谷或其他難以跨越的地形；造型優(yōu)美，結(jié)構(gòu)輕盈，能夠適應(yīng)地震和風(fēng)災(zāi)等自然災(zāi)害的影響。一、橋梁的結(jié)構(gòu)——分類斜拉橋特點：跨度能力大于懸索橋，能夠輕松跨越寬闊的障礙物，建筑高度低，提高了橋梁的穩(wěn)定性，造型美觀，施工需要高精度的技術(shù)和復(fù)雜的設(shè)備。一、橋梁的結(jié)構(gòu)——分類一、橋梁的結(jié)構(gòu)——原理橋面承重結(jié)構(gòu)橋梁總體設(shè)計原理:防止橋面彎曲。二、橋梁的力學(xué)分析活動一用一塊表面畫有方格的海綿塊模擬橋面，用手按壓海綿塊來模擬負(fù)載。觀察海綿塊上層和下層的方格如何變化？說明了什么？現(xiàn)象:海綿塊發(fā)生了彎曲形變，上層方格被擠壓變窄，下層方格被拉伸變寬。說明：橋梁上表面受到壓力，下表面受到拉力。負(fù)載增加，橋梁彎曲程度增加。如何提高橋梁的承重能力？二、橋梁的力學(xué)分析支撐結(jié)構(gòu)為橋面提供了向上的支持力，且所有支持力的合力，與橋面以及負(fù)載的合力平衡。F支F二、橋梁的力學(xué)分析分析下列三種橋梁支撐結(jié)構(gòu)的受力情況。拱橋懸索橋斜拉橋F支FF支FF支F二、橋梁的力學(xué)分析活動二體驗拱橋的支撐作用找一個硬直筒圈，中間套一根橡皮筋，用手輕壓頂部，觀察皮筋的形變，思考拱橋形狀與橋面負(fù)載的關(guān)系。哪種幾何元素構(gòu)成的物體穩(wěn)定性好呢？三、實驗：探究幾何體的穩(wěn)定性實驗材料實驗探究吸管橡皮筋細(xì)線將幾根橡皮筋連接起來后，穿過吸管再首尾連接，分別搭成三角形和矩形結(jié)構(gòu)，對以上結(jié)構(gòu)施加向下的壓力，比較三角形、矩形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有什么不同。實驗步驟三、實驗：探究幾何體的穩(wěn)定性三角形具有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。實驗結(jié)論交流討論三角形能不能作為橋梁的基本結(jié)構(gòu)呢？三、實驗：探究幾何體的穩(wěn)定性三、實驗：探究幾何體的穩(wěn)定性武漢長江大橋三角形是現(xiàn)代橋梁的基本結(jié)構(gòu)元素，它有相對較輕的自重且能承受更大的壓力和拉力。因此，在設(shè)計上常常利用三角形結(jié)構(gòu)來加固橋梁。設(shè)計與制作四、設(shè)計并制作一座自己的橋1.制作一座可承重物的紙橋2.至少能跨越25cm的峽谷，寬度大于10cm，最小承重0.2N。A4紙、雙面膠、剪刀、刻度尺、鉛筆、砝碼和硬幣等。設(shè)計要求材料與工具選用參考四、設(shè)計并制作一座自己的橋測試要求1.在橋中間放置重物，要求放上后至少保持5s，紙橋不塌落，記下紙橋承重；2.每組可嘗試3次，取最高成績交流評估各小組介紹設(shè)計思路，展示制作的紙橋，交流存在的問題和需要改進(jìn)的地方。知識遷移下圖展示了一座常見的橋梁結(jié)構(gòu)，關(guān)于該橋梁，下列說法正確的是（）A．該橋梁屬于懸索橋B．該橋梁屬于拱橋C．該橋梁屬于梁橋D．該橋梁屬于斜拉橋D懸索橋的主要特征是使用懸索（如吊橋）來支撐橋面，而圖中沒有懸索結(jié)構(gòu)。拱橋的特征是橋面呈拱形，重量通過拱形傳遞到橋墩，而圖中沒有拱形結(jié)構(gòu)。梁橋的橋面直接由橋墩支撐，故D正確。知識拓展茅以升1896——1989中國橋梁之父——茅以升知識小結(jié)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理：防止橋面彎曲。分類：懸索橋、梁橋、斜拉橋、拱橋三角形具有很好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。