第2节 桥梁的结构与制作 第1课时（导学案）科学浙教版2024八年级上册

该初中科学导学案聚焦桥梁的结构与制作，引导学生认识桥梁的组成、类型及受力特点，通过生活中桥梁实例导入，结合预习填空搭建基础认知，再以图表补充、类型判断深化理解，形成从概念到应用的学习支架。 资料亮点在于设计悬索桥模型建造实践活动，让学生动手操作并思考受力原理，培养探究实践能力，通过赵州桥等实例分析强化科学观念，习题结合结构强度、材料选择等问题，提升科学思维中的推理论证能力，激发学生工程探究兴趣。

第2节 桥梁的结构与制作（第1课时）（导学案） 1、认识桥梁的组成与类型，明确不同桥梁的受力特点。 2、通过分析桥梁结构与受力关系，提升逻辑推理和归纳能力。 3、感受桥梁工程的技术价值与艺术魅力，增强工程探究兴趣。 1、了解桥梁的组成部分与主要类型。（重点） 2、理解荷载的概念及不同桥梁的受力特点。（难点） 1、常见桥梁的主要组成部分包括承受重力的 、传递力至基座的 以及起支撑作用的桥台。 2、按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、 、悬索桥和斜拉桥等主要类型。 3、悬索桥的主要承重结构是悬挂在索塔上的 ，其两端需通过锚碇结构固定在两岸；而斜拉桥的主梁则由多根拉索直接拉在 上。 4、拱桥在竖直荷载作用下，拱部会受到 力，该力会传递至桥台，因此基座不仅承受竖直向下的压力，还会受到 方向的力。 1、将图中桥梁组成部分的名称和功能补充完整 2、判断下列桥梁的类型 3、思考与讨论：你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。 4、实践活动 （1）利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。 （2）把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。 （3）在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面放上一块木板。 （4）请同学紧紧拉住绳子的两端，然后往木板上加书，看看究竟能够堆多少本书。 （5）想一想：为什么绳子的两端必须拉紧？ 5、思考与讨论：斜拉桥的索塔一般建造得很高，索塔建得高有什么好处？ 1．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥 B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料 C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点 D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大 2．通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　) A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲 B．桥墩的主要受力变形形式是受压 C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲 D．悬索的主要受力变形形式是受拉 3．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　) A．方案②的结构强度比方案①高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 4．如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　） A．缩短工期 B．降低精度 C．增加成本 D．依赖天气 5．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　） A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等 B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型 C．桥墩与地基的承载能力 D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量 6．世界上任何事物都存在结构，不同材料构成的结构其强度各不相同。下列材料最适合用于建造桥梁的支撑结构的是（　　） A．木材 B．塑料 C．钢材 D．玻璃 7．如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　） A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本 8．赵州桥(如图所示)又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的洨河上，始建于隋代(公元595年一605年)，由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题： （1）拱桥是用　 　作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是　 　。 （2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是　 　；“敞肩拱”的意义在于　 　。 （3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：　 。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 桥梁的结构与制作（第1课时）（导学案） 1、认识桥梁的组成与类型，明确不同桥梁的受力特点。 2、通过分析桥梁结构与受力关系，提升逻辑推理和归纳能力。 3、感受桥梁工程的技术价值与艺术魅力，增强工程探究兴趣。 1、了解桥梁的组成部分与主要类型。（重点） 2、理解荷载的概念及不同桥梁的受力特点。（难点） 1、常见桥梁的主要组成部分包括承受重力的主梁、传递力至基座的桥墩以及起支撑作用的桥台。 2、按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等主要类型。 3、悬索桥的主要承重结构是悬挂在索塔上的缆索，其两端需通过锚碇结构固定在两岸；而斜拉桥的主梁则由多根拉索直接拉在桥塔上。 4、拱桥在竖直荷载作用下，拱部会受到挤压力，该力会传递至桥台，因此基座不仅承受竖直向下的压力，还会受到水平方向的力。 1、将图中桥梁组成部分的名称和功能补充完整 2、判断下列桥梁的类型 梁式桥 拱桥 悬索桥 斜拉桥 3、思考与讨论：你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。 4、实践活动 （1）利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。 （2）把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。 （3）在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面放上一块木板。 （4）请同学紧紧拉住绳子的两端，然后往木板上加书，看看究竟能够堆多少本书。 （5）想一想：为什么绳子的两端必须拉紧？ 5、思考与讨论：斜拉桥的索塔一般建造得很高，索塔建得高有什么好处？ 索塔是不是建得越高越好？索塔建得高可以减小桥对钢索的拉力，从而使用更细、更少的钢缆，节省材料、降低成本和桥梁自重。但索塔不是建得越高越好，因为索塔自身的稳定性和重量会成为主导因素，其带来的成本和安全问题会超过省力带来的好处。 1．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥 B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料 C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点 D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大 【答案】D 【解析】 A.我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥，故A正确不合题意； B.钢材是现代桥梁最重要的建筑材料，故B正确不合题意； C.现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点，故C正确不合题意； D.使桥的跨度更大的最好方法是拉锁结构，而不是拱形结构，故D错误符合题意。 2．通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　) A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲 B．桥墩的主要受力变形形式是受压 C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲 D．悬索的主要受力变形形式是受拉 【答案】A 【解析】悬索的主要受力变形形式是受拉，而不是受弯曲。悬索桥的悬索通过两端的锚碇固定，承受来自桥面的竖向荷载，将荷载传递到锚碇，主要承受拉力，以保持结构的平衡。 3．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　) A．方案②的结构强度比方案①高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 【答案】B 【解析】根据结构的强度和稳定性的定义可以得到方案①和方案②的稳定性及强度均大于后面两个，故B正确； 方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，但由于材料是木质的，所以时间溜了也会发生弯曲形变，故C错误；方案③④桥板的主要受力形式是受压，故D错误。 4．如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　） A．缩短工期 B．降低精度 C．增加成本 D．依赖天气 【答案】A 【解析】 A、在桥梁施工中设置预制梁场，将梁在预制场提前预制。这种预制施工方式可以和桥梁下部结构施工等其他工序同时进行。例如，当桥墩在现场进行施工时，梁在预制场同步预制，待桥墩施工完成，预制梁也制作好了，能较快进行架设，极大地减少了因等待梁制作而产生的时间浪费，从而有效缩短了整个桥梁工程的工期。所以选项A“缩短工期”是预制梁场的优点。 B、预制梁场一般配备较为专业的设备和技术人员，在相对稳定的环境中进行梁的预制，相比现场现浇等方式，更有利于控制施工精度，精度应该是提高而不是降低。所以选项B“降低精度”不符合预制梁场的实际情况，不是其优点。 C、虽然预制梁场前期需要投入一定的建设成本，包括场地建设、设备购置等，但从整体工程来看，预制梁场实现了规模化、标准化生产，提高了生产效率，减少了因天气等因素导致的窝工等情况，从长远和整体成本核算，并不一定会增加成本，反而有可能降低成本。所以选项C“增加成本”不是预制梁场的优点。 D、预制梁场在室内或有一定防护措施的场地内进行施工，相比完全露天的现场浇筑，受天气影响较小。例如遇到雨天、大风天等恶劣天气，在预制梁场内仍可以较为正常地开展预制工作。所以选项D“依赖天气”不符合预制梁场特点，不是其优点。 5．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　） A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等 B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型 C．桥墩与地基的承载能力 D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量 【答案】A 【解析】 A、材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等，材料本身的强度是决定桥梁能够承受多大荷载的基础。如果材料强度不足，即使结构设计合理，桥墩与地基承载能力足够，桥梁也无法承受较大的荷载，所以材料强度对桥梁的承重力起关键作用。 B、不同的力学结构类型，如析架、拱形、悬索等，主要影响的是荷载在桥梁结构中的传递路径和分布情况。结构类型是基于材料的特性来设计的，以更好地发挥材料的强度优势，但它不是直接决定桥梁承重力的关键因素，关键还是材料能承受多大的力。 C、桥墩与地基的承载能力，它们是支撑桥梁上部结构的基础。然而，如果桥梁自身的材料强度不够，即使桥墩与地基能承受很大的力，桥梁上部结构也可能先发生破坏，所以桥墩与地基的承载能力不是决定桥梁承重力的关键因素。 D、焊接、浇筑的工艺精度、施工质量，良好的工艺精度和施工质量能保证桥梁结构的完整性和可靠性，使材料和结构更好地发挥作用。但如果材料本身强度不足，再好的施工质量也无法大幅提高桥梁的承重力，所以它不是关键因素。 6．世界上任何事物都存在结构，不同材料构成的结构其强度各不相同。下列材料最适合用于建造桥梁的支撑结构的是（　　） A．木材 B．塑料 C．钢材 D．玻璃 【答案】C 【解析】 A、木材的强度较低，且易受腐蚀、虫蛀等影响，无法承受桥梁支撑结构所需的大荷载，故该选项错误。 B、塑料的强度和刚度都很低，不能满足桥梁支撑结构的受力要求，故该选项错误。 C、钢材具有较高的强度、韧性和良好的力学性能，能够承受桥梁支撑结构的巨大荷载，故该选项正确。 D、玻璃质地脆，强度低，受外力易破碎，不适合用于建造桥梁的支撑结构，故该选项错误。 7．如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　） A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本 【答案】B 【解析】桥梁模型测试通常是通过模拟实际使用中的荷载等情况，来检验桥梁结构在受力时的承受能力，以此验证结构强度。美观性并非模型测试的核心目的；施工速度属于施工环节的考量，与模型测试关联不大；材料成本也不是通过该模型测试来验证的。 8．赵州桥(如图所示)又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的洨河上，始建于隋代(公元595年一605年)，由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题： （1）拱桥是用　 　作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是　 　。 （2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是　 　；“敞肩拱”的意义在于　 　。 （3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：　 。 【答案】（1）拱圈或拱肋；石料 （2）桥梁的两端各设置两个小拱；减轻桥自身所受重力、提升泄洪能力 （3）临平塘栖的广济桥、绍兴的广宁桥、德清的寿昌桥、嘉兴的长虹桥、建德的白沙桥等(合理即可) 【解析】 （1）拱桥的核心承重结构是拱，利用拱的力学特性分散荷载；赵州桥是石拱桥，建造材料为石材（石块砌筑而成）； （2）“敞肩拱”的结构特点是大拱两肩开设小拱（而非实心拱肩）；从功能与结构角度，小拱既利于洪水期泄洪（减少水流冲击），又能减轻桥身自重、节省建材，同时优化了整体受力，提升桥梁稳定性； （3）浙江省内有诸多历史石拱桥，如绍兴八字桥（宋代古桥，兼具交通与泄洪功能的石拱桥）、泰顺廊桥（部分廊桥下部为石拱结构，如北涧桥）、义乌古月桥（宋代单孔石拱桥）等。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $