8.5《跨学科实践：桥》教学设计-2024-2025物理教科版（2024）八年级下册

第八章 第五节 跨学科实践：桥 教案 课 题 第八章 第五节 跨学科实践：桥 课 型 新授课 教学目标 1.知道桥梁的分类和基本设计原理。 2.通过实验对桥梁的支撑结构进行受力分析，找到让桥梁结构稳定、不易弯曲的方法。 3.设计并制作一座自己的桥，与同学、老师交流讨论，并进行改进和优化。 教学重点 桥梁的基本设计原理、承重结构分析 教学难点 承重结构分析、桥梁设计 教学方式 探究式、讲授式、活动式 教具学具 海绵、橡皮筋、硬直筒圈、吸管、筷子、钩码、多媒体等。 教学过程 设计 教师活动 预设 学生活动 预设 设计目的 新课引入 【ppt3】 教师播放视频《桥》 师：从古至今，桥梁在人们的生活中扮演着非常重要的角色，可以说，我们的生活不能没有桥，今天老师和同学们一起重新认识桥。 看视频、思考 激发学生的学习兴趣。一座桥承担着天堑变通途的期盼，勾勒着梦想与光阴的轨迹。认识桥的重要性。 知识构建 【ppt4、5、6、7】 1、 桥梁的结构 师：我们在生活中看见各种各样的桥，今天我们从桥梁的形状和结构对它们进行分类。 1. 分类 （1）梁桥 特点：结构简单，外形平直，容易建造，造价低，可塑性强，适合中小跨度桥梁，尤其是城市和公路桥梁。 （2）拱桥 特点：构造简单，受力明确，外形美观，维修养护费用低，自重较重，施工复杂，建筑高度较高，影响桥下交通和景观。 （3）悬索桥 特点：跨度能力大，适合跨越宽阔的河流、深谷或其他难以跨越的地形；造型优美，结构轻盈，能够适应地震和风灾等自然灾害的影响。 （4）斜拉桥 特点：跨度能力大悬索桥，能够轻松跨越宽阔的障碍物，建筑高度低，提高了桥梁的稳定性，造型美观，施工需要高精度的技术和复杂的设备。 师：请同学们回忆一下，在我们的日常生活中，你有没有见过上述的四种桥呢？它们在哪里？ 【ppt8】 2. 设计原理 师：如图所示的梁桥，它由桥面和承重结构组成，当我们的负载过大，桥梁就会弯曲，那么同学们思考一下，设计师在设计桥梁的原理是什么呢？ 生：防止桥面弯曲 桥梁总体设计原理:防止桥面弯曲 【ppt9、10、11】 2、 桥梁的力学分析 活动一 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。观察海绵块上层和下层的方格如何变化？说明了什么？ 现象:海绵块发生了弯曲形变，上层方格被挤压变窄，下层方格被拉伸变宽。 说明：桥梁上表面受到压力，下表面受到拉力。负载增加，桥梁弯曲程度增加。 师：如何提高桥梁的承重？我们用最简单的梁桥进行分析。 生：给桥面多加几个承重结构。 师：支撑结构为桥面提供了向上的支持力，且所有支持力的合力，与桥面以及负载的合力平衡。 师：根据刚才的知识，对拱桥、悬索桥、斜拉桥进行受力分析。 【ppt12】 活动二 体验拱桥的支撑作用 找一个硬直筒圈，中间套一根橡皮筋，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。 师：哪种几何元素构成的物体稳定性好呢？我们用实验探究。 听讲、思考 听讲、思考、讨论 动手实验、思考 思考、讨论、记录 动手实验、思考、讨论 通过形状对桥梁进行分类，符合学生的学情。 通过通俗易懂的图片再结合生活实际，总结出桥梁设计的原理，加深学生对知识的理解。 海绵清晰的让学生看到桥面上下表面受力的不同，便于学生理解。 考察学生是否掌握了四种桥梁的受力特点。 通过实验找到拱桥形状和桥面负载的关系。 实验探究 【ppt13、14、15、16】 实验材料 吸管、橡皮筋、钩码、细线 实验步骤 将几根橡皮筋连接起来后，穿过吸管再首位连接，分别搭成三角形和矩形结构，对以上结构施加向下的压力，比较三角形、矩形结构的稳定性有什么不同。 实验结论 三角形具有很好的结构稳定性 师：三角形能不能作为桥梁的基本结构呢？ 生：三角形是现代桥梁的基本结构元素，它有相对较轻的自重且能承受更大的压力和拉力。因此，在设计上常常利用三角形结构来加固桥梁。 动手实验 通过实验探究出三角形和矩形的稳定性，加强学生的理解。 设计制作 【ppt17、18】 设计要求 1.制作一座可承重物的纸桥 2.至少能跨越25cm的峡谷，宽度大于10cm，最小承重0.2N。 材料与工具选用参考 A4纸、双面胶、剪刀、刻度尺、铅笔、砝码和硬币等。 测试要求 1.在桥中间放置重物，要求放上后至少保持5s，纸桥不塌落，记下纸桥承重； 2.每组可尝试3次，取最高成绩 交流评估 各小组介绍设计思路，展示制作的纸桥，交流存在的问题和需要改进的地方。 听讲、记录老师的要求 提高学生的设计能力，与老师、同学交流，设计出自己的桥，增加学生的学习兴趣，提高学生的动手能力。 知识迁移 【ppt19】 组织学生答题 桥梁的分类 思考、做题、讨论 考察学生对知识点的掌握情况。 知识拓展 【ppt20】 茅以升简介 看视频 认识桥梁之父，激励自己努力上进。 知识小结 【ppt21】 进行小结 1、 桥梁的结构 2、 桥梁的力学分析 3、 实验：探究几何体的稳定性 4、 设计并制作一座自己的桥 记录、听课 帮助学生梳理本节课的知识内容，让学生构建完整的知识体系。 板书设计 第五节 1、 桥梁的结构 1. 分类：梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥 2. 原理：防止桥面弯曲 2、 桥梁的力学分析 支撑结构为桥面提供了向上的支持力，且所有支持力的合力，与桥面以及负载的合力平衡。 3、 实验：探究几何体的稳定性 三角形具有很好的结构稳定性 四、设计并制作一座自己的桥 学科网（北京）股份有限公司 $$