8.5 跨学科实践：桥 2024-2025学年教科版（2024）八年级下册物理

8.5 跨学科实践：桥 教科版（2024）物理八年级下册 第八章 运动和力 1 目录 素养目标 01 课程导入 02 新课讲解 03 总结归纳 04 课堂练习 05 正确教育 2 素养目标 1.了解桥梁的结构，通过实验探究不同形状的桥梁承重能力，并进行桥梁支撑结构受力分析 2.通过动手设计并制作桥梁的过程，体会三角形稳定性在桥梁中的实际应用 3.通过调查物理学在桥梁建筑技术方面的应用案例，体会物理学对桥梁发展的促进作用 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 几千年前，人们跨越小溪，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。其中，材料与结构是桥梁设计的两大关键。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 桥梁的结构 5 桥梁可以根据其形状和结构分类。 常见的桥梁包括梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥 梁桥 拱桥 悬索桥 斜拉桥 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 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 梁桥 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 以拱为主要承重结构的桥，拱桥跨越能力较大，适用于宽阔河流或深谷等跨度较大、地基较好、有景观美感要求的桥梁工程 拱桥 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 以缆索为主要承重构件的桥梁，悬索桥特别适用于超大跨度桥梁建设，如跨越宽阔的海峡或大河等 悬索桥 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 以斜拉索为主要的承重构件的桥梁，斜拉桥适用于大跨度且有通航或城市美学景观要求的桥梁建设。 斜拉桥 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 桥梁的力学分析 11 用两个物体制成一块表面画有方格的海绵块模拟桥面，用手施加大小不同的力按压海绵块来模拟负载（桥梁承载的车辆、行人等对桥面的压力），观察海绵块的形变程度，并记录。 实验探究：桥面承重时的形变和受力 实验设计 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 （1）控制两个支撑物之间的距离不变，用较小的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格有轻微的挤压稍微变窄，下面的方格有轻微的拉长稍微变宽。 （2）保持两个支撑物体之间的距离不变，用较大的力按压海绵块，观察海绵上面和下面方格的形变程度，上面的方格被挤压变得更窄，下面方格被拉长变得更宽。 实验过程 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 分析可知，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，如果弯曲形变超出了桥梁能承受的形变范围，桥梁就有可能发生坍塌。 实验结论 如果你是一名桥梁工程师，如何提高桥梁承重能力，避免桥梁发生大的弯曲形变而导致坍塌呢？ 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 梁桥 以梁为主要承重结构的桥，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。 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 以缆索为主要承重构件的桥梁，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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 以斜拉索为主要的承重构件的桥梁，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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 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，观察橡皮筋的形变，思考拱桥形状与桥面负载的关系 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 研究几何体的稳定性 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。如图所示，通过悬挂重物，对以上结构施加向下的力。请比较三角形、句型结构的稳定性有什么不同 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 实验发现，三角形具有很好的结构稳定性。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 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 设计并制作自己的一座桥 22 设计并制作一座可承载重物的纸桥，至少能跨越25 cm的峡谷，宽度大于10cm，最小承重为0.2 N 活动要求 一张纸的表明大，支撑力弱；纸被折叠后，形成多个像小山一样的支撑点，物体的重量就被均匀的分散到各个支撑点上，三角形具有稳定性，纸桥就能支撑柱物体的重量 活动分析 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 1.准备材料：A4纸、双面胶、剪刀、刻度尺、铅笔、砝码和硬币等。 2.绘制设计图：根据生活经验和网上查阅资料绘制一座自己的桥的设计图。 3.将一张A4纸用剪刀剪出一条宽2 cm的长条。 4.将剩下A4纸对折成扇子的形状， 如图所示，将纸连续进行对折，摊开纸 后，观察到纸上有多处折痕 活动实施 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 5.将宽2 cm的纸条分成两半，用胶水粘成圆环形，做承重桥墩。 6.将两个桥墩放在适当的位置后，与桥体进行粘连，在桥体上放置重约0.2 N的物体，无明显损坏，可以承重。 当纸张的形状改变后，相同一张纸的承受力度也会发生改变。其中承重能力还与瓦楞纸的楞的多少、张开的角度等都有关系，也可以将桥墩折成瓦楞形，大大增加桥梁的稳定性。 活动交流 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 正确教育 桥梁的结构 桥梁的力学分析 设计并制作自己的一座桥 梁桥 桥面承重时的形变和受力 支撑结构受力情况 体验拱桥的支撑作用 活动准备与实施 跨学科实践：桥 展示交流 拱桥 悬索桥 斜拉桥 探究几何体的稳定性 素养目标 课程导入 新课讲解 总结归纳 课堂练习 $$