8.5 跨学科实践：桥 课件-2025-2026学年教科版（新教材）物理八年级下册

该初中物理课件聚焦“桥”的跨学科实践，核心涵盖桥梁结构分类、力学分析及设计制作。课堂通过观察桥梁演变提问导入，结合海绵模拟桥面形变、硬直筒圈体验拱桥支撑等实验，引导学生从现象到原理再到结构稳定性，构建“观察-实验-分析-实践”的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过三角形与矩形结构稳定性实验培养科学思维，设计制作纸桥活动提升实践能力，融入茅以升事迹和中国桥梁成就渗透科学态度与责任。学生能深化物理观念，教师可依托完整实践方案提升教学效果。

教科版2024(新教材)物理8年级下册精做课件 8.5跨学科实践:桥 第8章 运动和力 授课教师: Home . 班 级: 八年级(-)班 . 时 间: . 2026年2月3日 2026年2月3日星期二8时2分12秒 2026年2月3日星期二8时2分13秒 观察与思考 几千年前,人们发明了最早的桥。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。那么桥梁设计的关键是什么呢? 桥梁的结构 桥梁由桥面和承重结构组成。桥梁的承重结构具有不同的设计和样式。但是桥梁总体设计原理都是一样的——防止桥面弯曲。 桥梁的结构 桥梁可以根据其形状和结构分类。最常见的桥梁包括梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥。 梁桥 斜拉桥 拱桥 悬索桥 桥梁的力学分析 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(桥梁承载的车辆、行人等对桥面的压力)。如图所示,海绵块在负载作用下发生了弯曲形变,上层方格被挤压变窄,下层方格被拉伸变宽。 桥面承重时的形变和受力 演示实验 桥梁的力学分析 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 梁桥是结构最简单的桥,为减小桥面弯曲形变,在桥面下加一个桥墩,即可为桥面提供一个向上的力。所有支撑桥面的力的合力(用向上的蓝色箭头表示),与桥面及负载的合力(用向下的红色箭头表示)平衡。可见,根据二力平衡条件,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力。 支撑结构受力情况 理论探究 桥梁的力学分析 支撑结构产生一个向上的合力,与桥面及负载的合力平衡。 支撑结构受力情况 理论探究 斜拉桥 拱桥 悬索桥 桥梁的力学分析 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。 体验拱桥的支撑结构 活动 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? 桥梁的力学分析 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,利用悬挂重物对以。上结构施加向下的力。请比较三角形、矩形结构的稳定性有什么不同。 探究几何体的稳定性 实验探究 矩形结构的物体受力时还可能变形为平行四边形结构 三角形结构的物体受力时形状保持不变 矩形结构的物体受力时水平部分弯曲 材料 吸管、 橡皮筋、 细线等 桥梁的力学分析 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。 武汉长江大桥的三角形桁架结构 长沙猴子石大桥的“V”字形桥墩 设计并制作一座自己的桥 设计并制作一座可承载重物的纸桥,至少能跨越25cm的峡谷,宽度大于10cm,最小承重为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 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 测试要求 设计并制作一座自己的桥 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。例如,可以使用哪些新技术?设计过程中如何对设计的模型进行负载测试? 交流评估 设计并制作一座自己的桥 土木工程学家,桥梁专家,主持修建了我国自己设计并建造的第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥。 茅以升 (1896 — 1898) 钱塘江大桥 设计并制作一座自己的桥 中国正从桥梁大国迈向桥梁强国!一座座雄伟壮丽的现代化桥梁正在把跨越大江、大河、高山、峡谷的千年梦想变成现实。纵观祖国大地百万座大桥,从赵州桥到港珠澳大桥,连接时代文明的宏伟大桥正在贯通华夏大地! 沪苏通长江公铁大桥 矮寨大桥 港珠澳大桥 知识点1 桥梁的结构 1. 兰州中山桥是黄河上游最早修建和唯一保存至今的近现代 钢架桥梁,属于全国重点保护文物之一,为了提升这座已通 行百年的桥抵御自然灾害的能力,将其整体抬高了 。做 桥梁的钢架属于( ) D A. 非金属材料 B. 有机合成材料 C. 复合材料 D. 金属材料 中考考法 16 2.下列是常见桥梁的示意图,其中属于悬索桥的是_,属 于斜拉桥的是_,②中桥拱的作用是防止_弯曲。 ③ ④ 桥面 中考考法 17 知识点2 桥梁的力学分析 3. 当三角形顶部受到压力时,关于两侧杆及底下横杆受到的 力的方向,下列图中正确的是( ) B A. B. C. D. 中考考法 18 4.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,如图所示。 (1)上层方格产生的弹力沿上表面指向桥 面_,下层方格产生的弹力沿下表面指 两侧 中间 竖直向上 向桥面_(前两空均选填“中间”或“两侧”),上、下层 方格弹力的合力_(填方向)。 中考考法 19 (2)负载_时,桥面弯曲程度增大, 若弯曲程度超过桥梁允许的形变范围,则桥 梁可能发生坍塌。为了防止桥梁发生大的弯 曲变形,请你提出一个解决方案:_ _。 增大 在桥面 中心增加支持结构(合理即可) 中考考法 20 5.如图所示的是某跨海斜拉索大桥的结构示意图,拉索对桥 塔的作用力的合力方向是_; 处桥面在拉索 _(填方向)的合力与桥面及负载的共同作用下, 受力_(选填“平衡”或“不平衡”)。 竖直向下 竖直向上 平衡 中考考法 21 6.生活中常见的大桥一般是拱形。这一现象引起了小明的思 考,拱形大桥会增加交通不便和油耗,为什么不设计成凹形 桥?小明查阅资料发现:当汽车以相同速度行驶通过大桥时, 拱形桥所承受的压力会比较小。于是,小明设计了以下实验 进行验证。 实验器材:一条光滑的薄金属片,上面套有一个重为 的金 属小圆环。金属片的顶端 处内外分别贴有压力传感器1和2 (压力传感器不影响小圆环的运动,图中均只画出部分)。 中考考法 22 实验步骤: 步骤一:先将金属片正放(图中的甲),给小圆环初速度使 其从处上滑,并以速度经过 处,记录压力传感器1 的示数。 步骤二:再将金属片倒置(图中的乙),小圆环从 处下滑, 仍以速度经过 处,记录压力传感器2的示数。#1.2.2 中考考法 步骤三:改变小圆环通过 处时的速度,多次实验,比较压 力传感器1、2的示数。回答下列问题: (1)实验中用小圆环模拟汽 车进行实验,而不用小球,其 好处是_。 小圆环不会掉下来 中考考法 24 (2) 小圆环分别以相 同的速度经过甲、乙情况中的 处,并 分别记录多次实验下压力传感器1和2 的示数,如下表所示: 小圆环静止 实验一 实验二 实验三 实验四 0 0.1 0.2 0.3 0.4 1 0.998 0.992 0.982 0.968 1 1.002 1.008 1.018 1.032 中考考法 25 根据上述数据分析,小明得出结论:_ _。 相同情况下 (速度不为零),拱形桥承受的压力比较小 中考考法 26 7.我国是桥梁建设的大国, 桥梁建设时需要考虑钢梁 的“下垂量”。如图甲所示, 钢梁向下弯曲偏离水平位 置的距离 叫下垂量。小明通过分析桥梁结构作出如下两个 猜想:①钢梁的下垂量与钢梁所受的压力 有关;②钢梁的 下垂量与两个支撑柱间距 有关。于是他进行了如下实验:#1 中考考法 27 (1) 小明首先想探究“钢梁的下垂量 与两个 支撑柱间距 的关系”,请你为他设计记录实验数据的表格。 中考考法 28 如表所示 实验次数 1 2 3 4 5 6 支撑柱间距 下垂量 中考考法 29 (2)图乙是小明探究“钢梁的下垂量与钢梁所受的压力 的 关系”时画出的下垂量与所受压力 关系的图像,根据图乙 可得结论:_。 钢梁的下垂量与钢梁所受的压力成正比 中考考法 30 (3)观察发现,我国许 多短式桥梁在设计时会设 计成拱式桥,使其能承受 更大的压力,请你就这一 相同情况下,桥梁能承受 的最大压力与桥梁的形状有关(合理即可) 现象提出一个值得研究的猜想:_ _。 中考考法 31 知识点3 设计并制作一座自己的桥 8. 如果你是一位桥梁设计师,要在可能发生泥石流的不是很 宽的河道上建一座公路桥。若发生泥石流时,要求尽量使泥 石流能顺利通过桥梁,而且要让桥尽可能不被冲毁。则下列 设计思路中正确的是( ) B A. 建在河道拐弯处,单孔大跨度 B. 建在河流直道处,单孔大跨度 C. 建在河道拐弯处,多桥墩小跨度 D. 建在河流直道处,多桥墩小跨度 中考考法 32 $