5.2 桥梁的结构与制作（第1课时）教学设计 2026-2027学年浙教版科学八年级上册

该初中科学教学设计聚焦桥梁的结构组成与受力分类，以港珠澳大桥视频导入创设情境，通过桥梁组成视频学习主梁、桥墩等结构，再对比分析梁式桥、拱桥等类型的结构特点与受力，构建知识支架。 资料亮点在于融合科学观念与探究实践，通过悬索桥搭建实践活动让学生理解张力作用，结合赵州桥等实例培养结构决定功能的科学思维，随堂例题与课后调查提升应用能力，助力教师高效教学，促进学生科学素养发展。

第2节 桥梁的结构与制作（第1课时）教学设计 ——桥梁的结构与受力 【核心概念】技术、工程与社会 【内容要求】 学习内容： 1.技术与工程创造了人造物，工程的核心是建造； 2.技术与工程改变了人们的生产与生活。 内容要求： 1.认识现代技术与工程的系统性与复杂性； 2.知道跨学科（科学、技术、工程、数学等）解决实际问题的方法，并尝试解决实际问题； 3.列举科学原理转化为实用技术的案例。 【教学目标】 1.认识桥梁的组成；会根据桥梁的结构与受力特点，将桥梁进行分类。 2.认识各类桥梁的主要结构特点，能识别常见的各类桥梁。 3.认识各类桥梁的受力情况，知道各类桥梁的功能优势。 4.能通过分析桥梁实例，培养结构决定功能的科学思维。 【教学思路】 认识桥梁是一类常见的建筑。在学习桥梁的结构组成的基础上，根据桥梁的结构与受力特点，对比分析梁式桥、拱桥、悬索桥与斜拉桥的主要结构特点、受力情况、功能优势等。理解桥梁的结构决定其功能。通过举例分析常见的各类桥梁，达到学以致用的目的。 【教学过程】 一、创设情景，引入任务 【引入】观看港珠澳大桥视频。 连接香港、珠海、澳门的港珠澳大桥，是至今为止世界上最长的跨海大桥，极大地缩短了三地之间的距离。那么,桥梁有什么特征?为什么桥梁不仅能够支撑起自身的重量，而且还能够承载来来往往的车辆? 二、围绕任务，素养内化 （一）桥梁的结构及其分类 我们见到过许多桥梁，想想这些桥梁的结构有什么异同点？ 1.桥梁的结构组成 视频：桥梁的结构组成 常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台、基座等组成（如图所示）。 主梁直接承受自身重力以及车辆等重力，桥墩承受主梁向下的力并将力传到基座，桥台指桥的两端起支撑作用的部分。 【讨论活动】桥梁除了图示中的组成部分之外，还有哪些呢？ 附属设施如栏杆（保障安全）、桥面铺装（提供行车表面）、伸缩缝（适应桥梁变形）、排水系统（排除桥面雨水）等 2.桥梁的分类 视频：桥梁的分类 按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥，还有组合桥等。 阅读教材相关内容，对比分析各类桥梁。 （1）梁式桥 ①主要结构特点：梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。 ②类型： 在结构简单的桥梁中，工程师直接把主梁的两端架在桥台上。如下图为鄂尔多斯一座全国在建单联最长的梁式桥。 如图5.2-3所示，由许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构，这种构件称为“桁架”。桁架桥是指用桁架梁作主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。我国自行设计和建造的第一座铁路、公路两用双层桥——钱塘江大桥，它是典型的框架结构桁（heng第二声）架梁桥。 （2）拱桥 ①主要结构特点：拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 拱圈，简称主拱，是建筑物中的弧圈形部分，是主要的承重构件，通过它把荷载传递给墎台和基础。使用的材料有圬工，钢筋混凝土和钢材等。 拱肋是拱桥主拱圈的骨架。拱肋在安砌拱波的过程中，它承受本身自重，横向联系构件，拱波及相应施工荷载。 ②著名的代表作：举世闻名的赵州桥，是我国古代石拱桥的杰出代表，建于595～605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度37.37m。赵州桥在桥梁的两端各设置两个小拱(敞肩拱),减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。拱桥造型优美，是我国古代常见的桥梁类型，建于明朝的杭州运河上的拱宸桥也属于石拱桥。 （3）悬索桥 ①主要结构特点：通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸(或桥两端),从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。 ②著名的代表作：2016年建成通车的、主跨为900m的四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。 （4）斜拉桥 ①主要结构特点：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁体组成。 ②著名的代表作：2016年建成通车的、主跨为720m的北盘江大桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。 【思考与讨论】 1.你走过或看过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥各一座，写出桥梁的名称和结构特点。 【答案】梁式桥﹣赵州桥：主要承重结构是梁（板）； 拱桥﹣卢沟桥：主要承重结构是拱圈或拱肋； 悬索桥﹣江阴长江大桥：主要承重结构是悬索，由主缆、塔架、吊杆、加劲梁等组成； 斜拉桥﹣苏通长江大桥：由梁、塔、斜拉索组成。 2.港珠澳大桥属于哪类桥梁？ 斜拉桥。 （二）桥梁的受力 1.桥梁的受力原理 桥梁能够承受一定大小的力的作用，它能通过形变来抵抗力的作用。根据不同的桥梁结构，选用相应的材料，来承受大小是不同的力。以确定桥梁的稳定性、可靠性。 荷载：我们把桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力统称为荷载。桥梁的类型和荷载的不同是进行桥梁受力分析重要依据。 2.不同桥梁的受力 （1）梁式桥 在荷载的作用下，桥的主梁受到向下的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生向上的弹力，支撑着梁上的物体，如图5.2-8所示。 【思考与讨论】在图中画出主梁产生向上的弹力示意图。 （2）拱桥 拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。桥的拱部把受到荷载的重力传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即竖直向上的支持力和水平方向的力。 【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.接着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请同学拉紧? 绳子的两端必须请同学拉紧，是因为张力是悬索桥能够承受荷载的关键。张力不足会导致桥面下垂，无法承受重物，甚至可能导致结构失效。 （3）悬索桥 悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构，并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在竖直方向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。 （4）斜拉桥 斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上，另一端拉着桥的主梁。荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座。与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，且其抵抗风的能力比悬索桥强。 【思考与讨论】 1.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? 斜拉桥的索塔建得高有助于提高桥梁的跨度能力、稳定性及斜拉索的优化布置，同时也能增强视觉效果。索塔高度并不是建得越高越好，需要在多个因素之间进行权衡与优化，以确保桥的经济性、施工可行性以及环境适应性。 2.试说说各类桥的优势。 梁式桥是最简单、最常见的一种桥型。设计简单，受力明确；施工技术成熟，方法多样；经济性好，造价相对较低；对地基要求较低。 拱桥是人类历史上最古老、最经典且至今仍在广泛使用的桥型之一。它的优势主要体现在结构力学、美学、经济性和耐久性等多个方面。 悬索桥具有无与伦比的跨越能力，这是悬索桥最突出、最根本的优势。受力合理，材料用量省；造型优美，气势恢宏；施工相对可行；对地基变形适应性较好；具有良好的抗震性能。 斜拉桥可以看作是悬索桥和梁桥的巧妙结合与演变，它吸收了两者的优点，并在一个非常受欢迎的跨度范围内形成了自己独特的优势。 三、归纳总结，应用迁移 （一）课堂小结 1.说说桥梁由哪几个部分组成？根据桥梁的结构与受力特点，桥梁分为哪几类？ 2说说各类桥梁的主要结构特点，如何识别常见的各类桥梁？ 3.根据各类桥梁的受力情况，说说各类桥梁的优势。 （二）随堂例题 【例1】下面桥梁类型是梁式桥的是( ) A B C D 【答案】D 【解析】梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。梁式桥结构简单，适用于跨度小且交通量较小的场合。拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥，常见的有圆拱桥、扁拱桥、等截面拱桥等。斜拉桥是指通过斜拉索将桥面悬挂在桥塔上的桥梁，适用于跨度大的场合。悬索桥通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸。 【例2】（1）对比如图中两种结构的桥， 的承重力更大(选填字母序号)。 （2）这种桥能承受更大压力的秘密是 。 A. 用料多 B.选择了特别的材料 C.能分散压力，抵住外推力 【答案】（1）B（2）C 【解析】(1)对比题图中两种结构的桥，左图A是梁式桥，右图B是拱桥，拱桥承重力更大。 (2)拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，能 分散压力，抵住外推力，拱形各部分相互挤压结合得更加紧密，因 此拱桥能承受更大的压力。 【例3】三名同学分别用一张16开的白纸和两个相距10cm的桥墩搭一座纸桥。能在纸桥上放棋子最多的是（ ） 【答案】B 【解析】在这三种形状的桥面中，“W”形纸桥承受力最大，因为把形状变成“W”形，不但改变了材料的厚度，也改变了材料的结构，大大增加了材料的抗弯曲能力。 【板书设计】 第2节 桥梁的结构与制作（第1课时） ——桥梁的结构与受力 悬索桥 斜拉桥 受力 梁式桥 拱桥 桥梁 类型 组成 【课后作业】 1.完成作业本上相应内容 2.调查自己生活的区域内各类桥梁，了解桥梁的类型与受力情况。 学科网（北京）股份有限公司 $