5.2 桥梁的结构与制作（高效培优·讲义）科学新教材浙教版八年级上册

本初中科学讲义聚焦桥梁的结构与制作核心知识点，系统梳理从桥梁基本组成（主梁、桥墩、桥台）到按受力特点分类（梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥），再到受力分析（荷载传递路径）及设计制作流程（明确任务至展示交流）的完整知识脉络，搭建递进式学习支架。 该资料亮点在于通过“避坑指南”辨析易混点（如桁架桥属梁式桥），“方法指导”（分类对比、受力追踪）培养科学思维，结合赵州桥实例、下垂量实验等提升探究实践能力，真题与三阶练习助力课后查漏补缺，兼顾课中教学效率与学生自主学习需求。

5.2桥梁的结构与制作 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 桥梁的结构 考点02 桥梁的受力 考点03 桥梁的设计与制作 03 避坑指南·解题通法 角度01 桥梁分类与受力分析 角度02 桥梁设计与工程实践 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 ​1. 能说出桥梁的基本组成，并能按受力特点将桥梁分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥四类 2. 能结合实例分析四类桥梁的受力特点 3. 能说出桥梁工程设计的一般过程，理解三角形稳定性在桥梁制作中的应用。 ​1. 分类对比法：按承重方式将四类桥梁列表对比，每类记1个典型实例。 2. 受力追踪法：从荷载从哪来到哪去追踪力的传递路径 3. 流程排序法：工程设计流程按顺序记忆 考点01 桥梁的结构 1. 桥梁的基本组成 （1）主梁：直接承受自身重力以及车辆等的重力。 （2）桥墩：承受主梁向下的力并将力传到基座。 （3）桥台：桥梁两端起支撑作用的部分。 2. 按结构和受力特点分类 （1）梁式桥：采用梁或桁架梁作为主要承重结构。桁架桥是用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，实际上是一种加固了的梁式桥。 典型实例：钱塘江大桥。 （2）拱桥：用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 典型实例：赵州桥、拱宸桥。 （3）悬索桥：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。 典型实例：湖北四渡河大桥。 （4）斜拉桥：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 典型实例：北盘江第一桥。 【温馨提示】 1.四类桥梁不要只看外观：拱桥有弧线、悬索桥有下垂缆绳、斜拉桥有三角形拉索、梁式桥最简单平直。但考试常给图片让判断，关键是看主要承重部件是什么——梁/拱圈/缆索/拉索。 2.桁架桥属于梁式桥：它不是独立的一类，而是梁式桥的"加强版"，本质还是靠梁承重。 3.赵州桥的两个小拱：教材提到赵州桥两端各设两个小拱，作用是减轻自重、提升泄洪能力，这是一个容易被忽略的细节。 1．象山港大桥是甬莞高速公路的组成部分，北起鄞州云龙镇，南至象山小蔚庄村，大桥全长6.7千米。如图所示为大桥的主桥部分，跨度688米，主桥部分在桥梁分类上属于（    ） A．梁式桥 B．拱桥 C．悬索桥 D．斜拉桥 【答案】D 【详解】A． 梁式桥：主要靠梁自身抗弯承重，无斜拉索，故A不符合题意； B． 拱桥：拱桥可以做到较大跨度，以拱圈受压为主，靠拱脚推力承重，故B不符合题意； C． 悬索桥：悬索桥适合超大跨度（如千米以上），且需要主缆和锚碇，以主缆为主要承重构件，斜拉索仅为辅助，故C不符合题意； D． 斜拉桥：斜拉桥适合688米的跨度，核心是斜拉索直接拉住主梁，与题图结构一致，故D符合题意。 故选D。 2．金华是三江汇流之地，桥梁也是交通枢纽的重要组成部分，根据桥梁承重构件的受力特点分类，下面桥梁类型属于斜拉桥的是（　　） A．永济桥 B．通济桥 C．彩虹桥 D．金婺大桥 【答案】D 【详解】A．永济桥属于梁桥，无斜拉索，故A不符合题意； B．通济桥属于拱桥可以做到较大跨度，以拱圈受压为主，靠拱脚推力承重，故B不符合题意； C．彩虹桥受力核心是拱与吊杆，并非斜拉索，故C不符合题意； D．金婺大桥的核心是斜拉索直接拉住主梁，属于斜拉桥，故D符合题意。 故选D。 考点02 桥梁的受力 1. 荷载 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。 2. 四类桥梁的受力特点 （1）梁式桥：在荷载作用下主梁向下弯曲，产生向上的弹力，支撑着梁上的物体。主梁受弯，上部受压、下部受拉。 （2）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；基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。 （3）悬索桥：竖直方向荷载通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。 （4）斜拉桥：荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座；在荷载作用下的结构形变小，抵抗风的能力比悬索桥强。 3. 拓展实验——下垂量实验 【实验概述】​ 教材中用塑料板模拟钢梁、砖块模拟桥墩，探究梁式桥跨中下垂量 h 与压力 F、跨度 s 的关系。 【实验方法与结论】 （1）控制变量法 ①探究下垂量 h 与压力 F 的关系：保持跨度 s 不变，改变中央砝码质量（即改变压力 F）。 ②探究下垂量 h 与跨度 s 的关系：保持压力 F 不变，改变桥墩间距（即改变跨度 s）。 （2）实验结论（在弹性范围内） 压力 F 越大，下垂量 h 越大（h 与 F 成正比）。 跨度 s 越大，下垂量 h 越大。 【常考要点】 （1）实验中为什么要用控制变量法：因为下垂量可能同时受压力和跨度两个因素影响，一次只改变一个变量才能得出可靠结论。 （2）实验中如何改变压力：在塑料板中央增减砝码。 （3）实验中如何改变跨度：移动砖块（桥墩）的位置，改变两端的距离。 （4）实验结论的应用：桥梁设计中，为了减小下垂量，可以减小跨度或增加梁的强度（如改用更厚的材料、加入加强结构）。 【温馨提示】 1.四类桥梁的受力关键词：梁式桥——梁受弯；拱桥——拱受压；悬索桥——缆索受拉；斜拉桥——拉索受拉、索塔受压。背关键词即可快速判断。 2.拱桥基座的两个力：很多学生只记得"竖直向下的压力"，漏掉"水平方向的力"。拱桥两端有向外推的趋势，所以基座必须能抵抗水平推力，这是拱桥对地基要求高的原因。 3.悬索桥 vs 斜拉桥的区别：悬索桥的缆索是挂在索塔上、两端锚固在地面，桥面被"吊"起来；斜拉桥的拉索是直接从索塔斜拉到桥面，桥面被"拉"起来。前者跨越能力更大，后者抗风能力更强。 4.斜拉桥索塔的高度：教材提到"索塔建得高，可使拉索的倾斜角度更合理，有利于索塔受力"，但并非越高越好——过高会增加成本和施工难度，这是一个可能的辨析点。 1．利用完全相同的复合板（制作桥面）、木块（制作桥墩）和重物搭建桥梁模型，进行如图实验研究不同类型桥梁的性能。该实验中影响桥梁模型性能的主要因素为（    ） A．桥墩的跨度 B．桥墩的高度 C．桥面的材料 D．桥面的形状 【答案】D 【详解】该实验的目的是研究不同类型桥梁的性能，模型中桥面、桥墩的材料相同，桥墩的形状和跨度完全相同，只有桥面的形状不同，通过桥面承载相同物重时形变量的大小可以判断桥梁的性能，因此该实验影响桥梁性能性能的主要因素是桥面的形状。 故选D。 2．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，如图是单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。下列说法正确的是（　　） A．为了减小拉索承受的拉力，可适当减小桥塔高度 B．当桥塔高度改变时，拉索所受的拉力将不会改变 C．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直减小 D．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直不变 【答案】C 【详解】A．桥塔、拉索和桥面可看作类似杠杆的结构，桥塔高度相当于杠杆的支点到阻力作用点的距离。当减小桥塔高度时，拉索对桥塔的拉力力臂变短，而桥梁的重力不变，根据杠杆平衡条件，可知需要更大的拉力才能平衡，所以拉索承受的拉力会增大，故A错误； B．由上述分析可知，桥塔高度改变时，拉索的拉力力臂会变化，在桥梁重力不变的情况下，根据杠杆平衡条件可知，拉力会随之改变，故B错误； CD．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索需要承担的汽车重力部分逐渐减少，相当于左侧杠杆的阻力在减小，而拉力的力臂基本不变，根据杠杆平衡条件，可知左侧拉索的拉力会一直减小，故C正确，D错误。 故选C。 3．浙江省内河流众多，遍布拱形的石桥。拱桥的承重能力与许多因素有关，如拱的形状等。古拱桥的桥拱形状有半圆、圆弧、蛋形、抛物线等（如图甲所示），不同形状的桥拱承重能力是否相同？小柯对此进行探究，步骤如下： ①利用3D打印机制作不同形状的桥拱模型； ②在模型上放置一定数量的钩码，直到桥拱恰好被压塌，记录此时钩码的总质量（如图乙所示）。 （1）步骤①中除了控制拱的形状不同外，还需控制相同的变量有___________________（写出两个）。 （2）实验中发现使用钩码很难做到使桥拱恰好被压塌，为了更精确地测量桥拱恰好被压塌的压力大小，本实验可如何改进？____________________________________。 （3）在查阅资料的过程中，小柯发现跨度大的江面往往采用的是斜拉桥，若将它看作一个杠杆模型（如图丙所示），在支点O和拉索作用点A一定的情况下，增高桥塔使OB距离增大，可使拉索的力_____（填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)材料、高度、宽度等 (2)用装有细沙的小桶代替钩码 (3)变小 【详解】（1）实验中运用控制变量法进行探究拱桥的承重能力与拱桥的桥拱形状的关系，则应控制其他因素相同，即拱桥的质量、材料、高度、宽度等。 （2）钩码提供的压力是成倍数增加的，不便于实验改变压力的大小，因此可以用装有细沙的小桶代替钩码，装入或取出细沙即可改变压力的大小。 （3）根据杠杆平衡条件，桥面的重力和对应力臂的大小不变时，增高桥塔使OB距离增大，即拉索的力臂增大，作用在拉索的力因其力臂的增大而减小。 考点03 桥梁的设计与制作 1. 结构设计的目标 明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。 2. 工程设计的一般过程 明确任务 → 收集信息 → 方案设计 → 制作模型 → 测试评价 → 改进完善 → 展示交流 3. 桥梁模型制作实践要点 （1）依据材料对桥梁的长度、宽度、承重设定标准。 （2）设计整体结构，绘制设计图。 （3）学习基本结构：直杆作为连接杆、斜杆作斜边、盖板连接路面。 （4）正四边形加入斜拉加强杆后结构变得异常牢固（三角形稳定性应用）。 （5）制作完成后对长度、宽度、高度、自重、承重能力等进行测试评价。 【温馨提示】 1.工程设计流程的顺序不能颠倒：方案设计一定在制作模型之前，测试评价之后一定要有改进完善。题中如果出现"制作模型→方案设计"或"测试评价→展示交流"（跳过改进），都是错误的。 2.斜拉加强杆的本质：把不稳定的四边形变成多个稳定的三角形，这是三角形稳定性在实际工程中的应用。要能说出"加入斜杆形成三角形结构，增强了稳定性/强度"。 3.设计要考虑的因素：安全性、强度、稳定性、适用性、成本——可能以多选题形式考查"哪些是设计需要考虑的因素"。 1．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题： 实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。 实验目标：测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。 实验过程： （1）设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。 （2）材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。 （3）测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。 （4）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为_________元。 （5）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与_________（填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。 （6）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与_________（填“材料重量”或“材料强度”）有关。 （7）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析______________________________________________________。 【答案】 6 材料 材料强度 优化建议如选用强度更高的木条、增加桥梁模型厚度等（合理即可） 【详解】（4）[1]桥梁模型的总材料成本为 （5）[2]桥梁模型用木条和胶水制作而成，在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克，这说明桥梁模型的强度与材料密切相关。 （6）[3]当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定，这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与材料强度有关，材料强度越强，稳定性越强。 （7）[4]要提高桥梁的承载能力和稳定性，可以选用强度更高的木条从而增加桥梁的承载能力，增加桥梁模型厚度以提高桥梁的稳定性。 2．某校学生计划用木材设计一座简易桥梁模型，需通过实验验证其稳定性与强度。请结合以下信息回答问题： （1）他们设计了如图的桥梁，在桥面中间逐渐放上重物，发现桥面与支撑柱容易脱离。他们决定对该桥梁进行改进，他们用截面为20mm×10mm的木条制作两侧的梁，下列是梁的四种支撑方案，从强度角度考虑，其中合理的是（　　） A． B． C． D． （2）在选木材时，下列支撑柱木纹最合适的是（　　） A． B． C． D． （3）桥梁改造完成后，对其进行稳定性测试，发现桥梁晃动，稳定性不佳。下列改进措施合理的是（　　） A．将桥墩底座向外延伸 B．将原来桥梁的榫接改为钉接 C．在桥墩底部加装重物 （4）为验证改进效果，以下实验方法合理的是（　　） A．用砝码逐步加载并记录桥梁挠度变化（桥梁挠度是指桥梁结构在荷载作用下产生的垂直位移即挠度） B．观察桥梁在风力模拟下的位移情况 C．将桥梁模型浸泡水中测试抗腐蚀性 【答案】(1)A (2)A (3)AC (4)AB 【详解】（1）在桥面中间逐渐放重物时桥面与支撑柱易脱离，改进梁的支撑方案需从强度角度考虑。A方案的支撑结构能更好地分散桥面所受压力，增强整体强度，防止桥面与支撑柱脱离；B、C、D方案在强度方面不如A方案合理。所以从强度角度考虑， A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （2）对于支撑柱，其木纹应沿受力方向，这样能更好地承受压力等外力。A选项的木纹方向符合支撑柱受力要求；B、C、D选项的木纹方向不利于支撑柱承受外力。 故选A。 （3）桥梁晃动稳定性不佳，将桥墩底座向外延伸可以增大支撑面，提高稳定性；在桥墩底部加装重物能降低重心，也可增强稳定性。将原来桥梁的榫接改为钉接主要是关于连接方式，与稳定性无关。故AC符合题意，B不符合题意。 故选AC。 （4）用砝码逐步加载并记录桥梁挠度变化，能直观反映桥梁在荷载下的性能改进效果；观察桥梁在风力模拟下的位移情况，可检验桥梁在风力作用下的稳定性改进效果。将桥梁模型浸泡水中测试抗腐蚀性与桥梁的稳定性和强度验证无关。故AB符合题意，C不符合题意。 故选AB。 桥梁分类与受力分析 一、常见坑点 1.看到有弧线的桥就认为是拱桥，忽略了悬索桥也有弧线（缆索下垂的曲线）。 2.拱桥基座只想到竖直方向的力，漏掉水平方向的力。 3.悬索桥和斜拉桥分不清——都是“缆索+桥塔”，但受力方式和传力路径不同。 4.梁式桥的桁架梁不知道属于哪一类，误以为是独立桥型。 二、解题通法 1.判断桥型看主要承重部件：梁（梁式桥）/ 拱圈（拱桥）/ 缆索（悬索桥）/ 拉索（斜拉桥）。 2.拱桥两端有向外推的趋势，基座必须同时承受竖直压力和水平推力，缺一不可。 3.悬索桥：缆索挂在索塔上，两端锚固在地面，桥面被“吊”起来；斜拉桥：拉索从索塔斜拉到桥面，桥面被“拉”起来。 4.桁架桥属于梁式桥，是加了三角形桁架加固的梁式桥。 桥梁设计与工程实践 一、常见坑点 1.工程设计流程顺序记乱，比如把“制作模型”放在“方案设计”前面。 2.只知道“加斜杆能增强稳定性”，说不清原理（本质是形成三角形结构）。 3.下垂量实验中，控制变量法的操作对象记反（改变什么、保持什么搞混）。 二、解题通法 1.工程设计流程顺序：明确任务→收集信息→方案设计→制作模型→测试评价→改进完善→展示交流。其中“方案设计”一定在“制作模型”之前，“改进完善”一定在“测试评价”之后。 2.加斜杆的原理：把不稳定的四边形分割成多个稳定的三角形，从而增强结构的稳定性和强度。 3.下垂量实验：探究 h 与 F 的关系→保持 s 不变，改变 F；探究 h 与 s 的关系→保持 F 不变，改变 s。谁是被研究的变量，谁就改变，另一个保持不变。 角度01 桥梁分类与受力分析 1．如图是湖州三绝之一的潮音桥，始建于明代，兼具交通与景观等功能，结合其建筑特色，回答下列问题： （1）潮音桥是一座三孔_______（填“梁式桥“拱桥”“悬索桥”或“斜拉桥”），中间大孔便于通航，两侧小孔可减轻桥身重量，这种设计桥梁的优点是_______（写一点即可）。 （2）在承受车辆与行人荷载时，主要通过弧形拱结构将向下的压力转化并传递给基座，该结构便会产生竖直向上的支持力和_______（填力的方向）的力。 【答案】(1) 拱桥 利于泄洪 (2)斜向下 【详解】（1）由图可知，潮音桥是一座三孔拱桥，中间大孔便于通航，两侧小孔可减轻桥身重量，这样利于泄洪、造型稳固美观。 （2）拱桥把竖直压力分解，传递给桥基时，除竖直向上的支持力外，还有向两侧斜向下的推力。 2．如图所示为悬索桥的主要结构示意图。请回答下列问题： （1）悬索桥结构图中，序号③的名称是_______，是悬索桥的主要承重结构。 （2）桥的主梁是图中的序号_______，通过吊杆或吊索，即图中的序号_______将桥的结构③和④连接起来。 （3）悬索桥的结构②承载着结构③产生的向下的力，结构②的名称是_______。 【答案】(1)缆索 (2) ④ ⑥ (3)塔架 【分析】桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。桥的形状和结构与它的功能是相适合的。 【详解】（1）悬索桥的主缆（序号③）是主要承重结构，通过自身的拉力传递桥面荷载。 （2）[1][2]图中序号⑤是主梁（承载桥面荷载的水平结构）；序号⑥是吊杆（或吊索），作用是将主缆（③）的拉力传递给主梁（⑤），实现荷载传递。 （3）结构②是桥塔（索塔），作用是支撑主缆（③），将主缆的竖向荷载传递到基础，同时承受主缆的水平拉力。 角度02 桥梁设计与工程实践 1．在设计一个能承受重物的纸桥时，我们应该优先考虑的因素是（　　） A．桥的美观程度 B．桥的材料成本 C．桥的承重能力和稳定性 D．桥的建造速度 【答案】C 【详解】C．在设计能承受重物的纸桥时，核心需求是让桥能够承载重物，因此应优先考虑桥的承重能力和稳定性，这是满足“承受重物”这一功能的关键，故C符合题意； ABD．桥的美观程度、材料成本、建造速度均属于次要因素，并非承载重物的核心需求，故ABD不符合题意。 故选C。 2．如图1是某建筑工程学院的大学生们制作的“巨型”纸桥，理论承重1500千克。（各问均填字母） （1）这座“巨型”纸桥能够承受如此大的压力的主要原因是______。 A．纸能承受较大的压力 B．纸桥的形状和结构使其抗压能力大大增强 C．纸是薄片材料 （2）设计桥时，下面哪一项是最重要的______。 A．美观 B．承重能力 C．节约材料 （3）如果你也要设计一座纸桥，如图2三种形状的“桥”，哪个抗压能力最强____________。 【答案】(1)B (2)B (3)C 【详解】（1）A．纸不能承受较大的压力，故A不符合题意； B． 这座“巨型”纸桥能够承受如此大的压力的主要原因是纸桥的形状为拱形，构件使用大量的三角形结构，形状和结构使其抗压能力大大增强，故B符合题意； C．纸是薄片材料，薄片材料自身不能承受较大的压力，也不能解释为何纸桥能够承受如此大的压力，故C不符合题意。 故选B。 （2）ABC．设计桥时，要考虑很多原则，但安全第一，承重能力是最重要的，故A、C不符合题意，故B符合题意。 故选B。 （3）A．拱形形状有一定的抗压能力，但结构相对比较简单，抗压能力不是最强，故A不符合题意； B．仅有简单的条形桥梁，抗压能力最差，故B不符合题意； C．拱形形状，结合斜拉索和桥塔的结构，使桥的抗压能力最强，故C符合题意。 故选C。 1．（2026·浙江台州·二模）2025年11月6日铜陵长江三桥（如图）通车，该桥为世界首座双层悬索-斜拉协作体系大桥，其桥塔高度超200米。 （1）某科学小组为探究“悬索拉力与桥塔高度的关系”，利用如图所示的装置进行模拟实验：将质量为1千克的水平杆（模拟桥面）两端各挂在悬索下方，悬索的另一端分别跨过两根竖直杆（模拟桥塔）顶端的滑轮连接弹簧测力计，保持水平杆离地面高度不变，调节竖直杆高度，测出弹簧测力计示数并记录在表中。 实验序号 竖直杆高度/厘米 悬索拉力/牛 1 10 11.0 2 20 5.9 3 30 5.3 4 40 5.1 竖直杆顶端滑轮的作用是__________。据表分析，桥塔造得比较高的目的是__________。 （2）小组同学发现悬索拉力和悬索与竖直方向的夹角θ有关，重复实验，结果如图。若为了增加悬索桥的承重能力还可以将桥塔之间的距离__________。 （3）小组同学进一步探究“拉索拉力与桥塔高度的关系”，可将桥看成如图的杠杆：O为支点，桥面OA总重G为阻力。请说明桥塔高度越高，拉索的拉力为什么越小？_____________________________________。 【答案】(1) 改变力的方向 减小悬索拉力 (2)减小 (3)由杠杆平衡条件可知，当桥面总重G和其力臂OG不变时，桥塔高度越高，动力臂越大，则动力越小，即拉索的拉力越小 【详解】（1）竖直杆顶端的滑轮是定滑轮，作用是改变力的方向；从实验数据分析：竖直杆越高，悬索拉力越小。因此，桥塔造得比较高的目的是减小悬索所受的拉力。 （2）从悬索拉力与夹角 θ 的关系图可以看出：θ 越大，拉力越大；θ 越小，拉力越小。要减小 θ 角，在桥塔高度不变时，需要减小桥塔之间的距离，这样悬索会更接近竖直方向，θ 角变小，拉力减小，承重能力增强。 （3）把桥看成杠杆，支点为 O，桥面重力 G 是阻力。桥塔越高，拉索与桥面的夹角越大，如图中 β 角变大，拉索拉力的力臂越长。根据杠杆平衡条件，其中阻力 G 和阻力臂LOG不变，动力臂L拉越长，所需的动力F拉就越小。 ⚡基础速刷 1．2024年9月27日凌晨，榕山长江大桥正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中主桥长1055米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，这是利用了（　　） A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性 C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性 【答案】B 【详解】A．三角形的对称性是指三角形左右/上下对称的性质，与结构稳定性无直接关联，故A不符合题意； B．三角形的稳定性是核心关键——三角形的三边长度确定后，其形状和大小完全固定，不会因外力作用而变形，能有效抵御桥梁承受的重力、风力等外力，保障结构安全，故B符合题意； C．灵活性通常指结构可变形的特性，三角形具有稳定性，但缺乏灵活性，故C不符合题意； D．三角形的全等性是形状、大小完全相同的特性，与结构稳定性的逻辑也不匹配，故D不符合题意。 故选B。 2．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．桥梁一般有主梁、桥墩等部分     B．桥梁按结构和受力特点，分为梁式桥、拱桥等 C．把主梁两端直接架在桥台的是梁式桥 D．斜拉桥在荷载下结构形变小，抗风能力比悬索桥强 【答案】C 【详解】A．常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等部分组成，故A正确，不符合题意； B．桥梁按结构和受力特点，可分为梁式桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等，不同结构体系有不同受力特点，故B正确，不符合题意； C．梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。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，但“把主梁两端直接架在桥台的是梁式桥”的说法太片面了，故C错误，符合题意； D．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。与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，且其抗风能力比悬索桥强，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．人民大桥（照片及模型图如下）是上虞区的标志性建筑之一，桥长约1120米，宽26米。该桥连接新老城区，缓解区域交通压力，兼具实用性与景观性。造型简洁现代，与曹娥江水域景观相协调。按照桥梁的结构和受力特点，人民大桥属于（　　） A．梁式桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．拱桥 【答案】B 【详解】由图可知，人民大桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系，属于斜拉桥。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使用，以下关于拱形结构说法错误的是（　　） A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力 B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固 C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥 D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重 【答案】B 【详解】A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，这种设计使得拱形桥具有较强的承重能力和稳定性，故A正确，不符合题意； B．与钢筋桥梁相比，拱桥的跨度相对较小，所以，拱桥的承重力更强一些，故B错误，符合题意； C．与钢筋桥梁相比，拱形桥材料用量较省，结构刚度大，结构简单，施工方便，维护费用少，故C正确，不符合题意； D．拱形能够承受更大的压力，是因为拱形受到压力时，拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，故D正确，不符合题意。 故选B。 5. 万古名桥出越州！绍兴古桥因悠久的历史，秀丽的景观，高超的技艺，深邃的文化内涵，拥有众多“古桥之最”而名扬四海。据《绍兴市交通志》记载，至1993年底，绍兴市拥有古今各式桥梁10610座，是世界上唯一的“万桥市”。下列绍兴古桥与其余三座古桥类型不同的是（　 　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】绍兴古桥的主要类型分为梁式桥、拱桥等。由题图可知，ABD都为梁式桥，C为石拱桥，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．小陈在“桥梁模型的制作与探究”的工程实践活动中，选用了如图所示的模型材料，这些材料最适合制作的桥梁模型是（　　） A．斜拉桥模型 B．拱桥模型 C．桁架桥模型 D．悬索桥模型 【答案】C 【分析】在桥梁模型制作中,不同类型的桥梁结构特点不同，对材料的要求和连接方式也不同。我们需要根据给定的模型材料特点来判断适合制作的桥梁模型。常见的桥梁类型有斜拉桥、拱桥、桁架桥、悬索桥等。斜拉桥主要靠斜拉索将主梁拉住;拱桥利用拱的承压特性;桁架桥由许多直杆通过节点连接组成;悬索桥主要靠悬索承受荷载。 【详解】A．斜拉桥模型需要斜拉索等构件，题目中的材料没有相关索类构件，A错误。 B．拱桥模型以拱圈为主要结构，题目中的材料以直杆、斜杆和接口为主，不适合制作拱桥模型，B错误。 C．桁架桥由直杆、斜杆通过接口连接成三角形结构，题目中的盖板、直杆 A、斜杆 B 和各种接口正好符合桁架桥的制作需求，C正确。 D．悬索桥模型需要缆索等构件，题目中的材料没有缆索，D错误。 故选C。 7．近几十年来，我国的基础建设一骑绝尘，被人们乐称为“基建狂魔”，桥梁的建造是一个国家和地区基础建设的重要内容之一。学习了“桥梁的结构与制作”后，你认为下列说法中，正确的是（　　） A．桥梁有梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等，其分类依据主要是桥梁外观形状 B．桥梁的荷载只包括桥梁承载的车辆与行人的重量 C．桥的主梁在荷载作用下，上、下两侧均发生拉伸形变 D．桁架的横杆、竖杆、斜杆三种杆件中，对桁架的稳定性起决定作用的是斜杆 【答案】D 【详解】A．桥梁分类依据是结构受力特点，不是外观形状，故A错误； B．桥梁荷载包括自身重量、车辆行人重量、风荷载等多种，并非只包括车辆与行人重量，故B错误； C．主梁受荷载时上侧压缩、下侧拉伸，不是上下均拉伸，故C错误； D．桁架中斜杆形成三角形结构，对稳定性起决定作用，故D正确。 故选D。 8．斜拉桥通常要做很高的索塔，下列不是这个做法带来的好处的是（　　） A．能使桥有更大的跨度 B．能使桥面离水面距离更多，有利通航 C．降低拉索的受力 D．减小塔身的受风面 【答案】D 【详解】A．索塔高度增加，可以布置更长的拉索，从而支撑更大的桥跨，故A不符合题意； B．更高的索塔意味着桥面可以抬得更高，为船只提供更大的通航空间，故B不符合题意； C．根据杠杆平衡条件知，桥塔的高度越高，斜拉索的拉力的力臂越大，根据阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小，所以可以降低拉索的受力，故C不符合题意； D．增加塔高，通常迎风面积是增加的，这是高塔带来的不利因素，故D符合题意。 故选D。 9. 天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是（　　） A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新 B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力 C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥 D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望 【答案】D 【详解】A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故A不符合题意； B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故B不符合题意； C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故C不符合题意； D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托 了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望，这个评价是从文化的角度来评价赵州桥的，而不是技术角度，故D符合题意。 故选D。 10. 下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 【答案】B 【详解】A．云南建水双龙桥从外观等特征来看，更倾向于石拱桥，以拱为主要承重结构，不是梁式桥，故A不符合题意； B．广东琶洲大桥属于梁式桥，它以梁作为主要的承重结构，符合梁式桥的特点，故B符合题意； C．广西鹧鸪江大桥属于悬索桥，主要依靠悬索来承重，不是梁式桥，故C不符合题意； D．贵州北盘江大桥属于悬索桥，主要依靠悬索来承重，不是梁式桥，故D不符合题意。 故选B。 🚀能力跃升 1．随着桥梁建造技术的不断进步，各种组合桥不断出现。下列著名桥梁都属于组合桥，其中属于桁架拱桥的是（　　） A．邯郸支漳河大桥 B．温哥华亚历克斯弗雷泽大桥 C．杭州之江大桥（钱江七桥） D．贵阳乌梅河特大桥 【答案】D 【详解】A．邯郸支漳河大桥属于斜拉桥，不是桁架拱桥，故A不符合题意； B．温哥华亚历克斯弗雷泽大桥属于悬索桥，不是桁架拱桥，故B不符合题意； C．杭州之江大桥（钱江七桥）属于组合拱桥，但不是桁架拱桥，故C不符合题意； D．贵阳乌梅河特大桥属于桁架拱桥，其结构结合了桁架和拱的特点，故D符合题意。 故选D。 2. 图甲为某大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步简化成图乙、图丙、图丁所示的模型。 （1）图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当_____（填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 （2）请在图丁中画出横梁的受力示意图。 【答案】(1)增加 (2) 【详解】（1）图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，增加塔桥的高度，增加了支点O到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，根据，可以得到，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，即桥对钢索的拉力就越小。 （2）图丁所示的模型，可以看作是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义可知它就是杠杆的模型，所以用到了杠杆的知识，其中O是支点，G代表桥梁的重力，F代表钢索对桥的拉力，如图所示： 3. 物理学在桥梁建筑技术方面有很多应用，如图甲为宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥，桥梁全长544.5米，两个巨大的弧形拱塔，有十八层楼那么高。“桥塔为什么要造这么高?”小华对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙所示的模型。小华通过比较发现：适当增加桥塔的_______（填“增大”或“减小”，下高度，可同）斜拉索拉力的力臂，从而_______斜拉索的拉力，在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，钢索受到的拉力越_______（填“大”或“小”）。 近年来，多起高架桥侧翻事故引起了人们对如图丙所示的独柱高架桥安全性的思考。独柱式高架桥分如图丁（a）单支座式和图丁（b）双支座式，从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择的支撑方式为_______（填“单”或“双”）支座式。当重载卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是_______（填“左”或“右”）支座。如果在两个支座中间再增加一个支座如图丁（c），桥面侧翻危害的风险_______（填“减小”“增大”或“不将变”）。 【答案】 增大 减小 小 双 右 不变 【详解】[1][2][3]根据图乙可知：在桥的长、宽一定时，桥塔越高，斜拉索拉力的力臂越长，根据杠杆的平衡条件可知：在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力；小华通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可增大斜拉索拉力的力臂，从而减小斜拉索的拉力，在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，阻力臂越小，在阻力和动力臂一定时，钢索受到的拉力越小。 [4][5][6]从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择的支撑方式为双支座式。当重载卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是右支座。如果在两个支座中间再增加一个支座如图丁（c），增大了支撑面，但是桥面侧翻危害的风险将不变。 4．桥梁的主要构成部分包括：稳固的基础、系梁、承台、桥台以及墩柱。对比图中两种结构的桥，__________承重力更大。这种桥能承受更大压力的秘密是__________（填字母）。 A．用料多 B．用了特别的材料 C．能分散压力，抵住外推力 【答案】 乙 C 【详解】[1]拱形受力时能把压力向下和向外传递给相邻的部分。拱形各部分收到压力时会产生外推力，如果能抵住拱形的外推力，拱就能承受巨大的压力。对比如图中两种结构的桥，甲图是平桥，乙图是拱桥，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，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 5．某中学科技小组计划为校园人工湖设计一座简易景观桥，需满足“跨度5米、可承载3名学生（总质量约200kg）”的需求。小组提出两种方案（如表所示）。 设计方案 结构类型 主要材料 桥面支撑方式 方案甲 梁桥 木板（桥面）、钢筋混凝土柱（桥墩） 在湖两侧设置2个桥墩，桥面直接搭在桥墩上无其他辅助结构 方案乙 拱桥 石块（拱圈）、砖块（桥面） 仅在湖两侧设置固定支座，通过弧形拱圈将桥面重量传递至支座，无中间桥墩 请结合桥梁结构知识回答： （1）方案甲（梁桥）的桥面主要靠_________承重。 A．桥面的抗弯曲能力 B．桥墩的向上支撑力 C．桥面的拉伸能力 （2）如果人工湖地基较软，承载能力差，你认为哪种方案更合适并说明理由？__________________________。 【答案】(1)B (2)甲方案更合适；因为甲桥梁的桥墩可以将载荷集中传递到湖岸地基，而拱桥的推力需要更坚固的地基来抵抗侧向力，软地基可能会导致支座移位 【详解】（1）梁桥的结构特点是桥面直接架在桥墩上，桥面主要依靠自身的抗弯曲能力来承受荷载，将荷载传递给桥墩，A正确，BCD错误。 （2）方案乙（拱桥）更合适；理由：拱桥的受力特点是通过拱圈将桥面的重量传递到两侧的支座，荷载会被分散到较大的地基面积上，对地基的压强更小，而人工湖地基较软、承载能力差，拱桥的受力方式能更好地适应这种地基条件，相比梁桥（方案甲）对地基的压力更分散，安全性更高。 🌟思维挑战 1．在学校科技节《木筷桥梁——探索结构的力量》中，要挑战用木筷和橡皮筋搭建一座跨度为50厘米的桥梁模型。受杭州著名桥梁（如钱塘江大桥和钱江三桥）的启发，你想探究：桥梁的__________对它的承重能力有什么影响？ （1）在实验中必须保持相同的条件有：__________（写出一条） （2）动手实验与收集证据：搭建了两种模型进行对比测试： 模型A（平板梁式桥）：将木筷并排用橡皮筋绑紧作为桥面，两端架空。 模型B（桁架斜拉桥）：先用木筷组成多个三角形桁架作为主梁，再用木筷搭建桥塔，并用橡皮筋连接桥塔与桥面（模拟斜拉索）。 （3）评价：该模型在评价量表中“结构形变程度”指标上评定为待改进，请将__________处补充完整 评价维度 优秀 良好 待改进 模型承重能力 能承载16本及以上科学课本的重量 能承载12-15本科学课本的重量 无法承载12本科学课本的重量 结构形变程度 加载完重物后，模型能完全恢复原状，无永久形变。 加载完重物后，模型局部无法恢复原来的形状，但未损坏。 加载完重物后，__________ 外观与结构完整性 美观且牢固，结构完整 美观，结构基本完整 不美观不牢固，结构不完整 （4）模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的__________，而模拟的斜拉索则帮助将桥面的压力分散传递到了桥塔。 【答案】结构形式 木筷的数量 模型不能恢复原状，发生永久形变，出现结构损坏 稳定性 【详解】[1]分析题目可知，题中对比了两种不同结构形式的桥梁模型（平板梁式桥和桁架斜拉桥），它们的核心区别就是结构形式不同。因此该实验的目的是探究不同桥梁结构对它的承重能力有什么影响。 [2]对照实验是指在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置对照实验，可以增强实验结果的说服力。由题可知，这是一个对照实验，需要保证只有“结构形式”这一个变量在变，其他所有可能影响承重结果的条件都必须保持相同，因此需要保持木筷的数量、橡皮筋的数量、桥梁跨度、加载方式等条件相同。 [3]根据表格中“待改进”一栏其承重能力最弱可推知，其“结构形变程度”也对应最差的情况，即加载完重物后，模型不能恢复原状，发生永久形变，出现结构损坏。 [4]三角形的三条边长度确定后，其形状就固定不变，不易发生变形。这种特性使得三角形结构在承受荷载（如车辆重量、风力等）时，能够保持结构的稳固，不易出现扭曲、变形等情况。因此模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的稳定性。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.2桥梁的结构与制作 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 桥梁的结构 考点02 桥梁的受力 考点03 桥梁的设计与制作 03 避坑指南·解题通法 角度01 桥梁分类与受力分析 角度02 桥梁设计与工程实践 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 ​1. 能说出桥梁的基本组成，并能按受力特点将桥梁分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥四类 2. 能结合实例分析四类桥梁的受力特点 3. 能说出桥梁工程设计的一般过程，理解三角形稳定性在桥梁制作中的应用。 ​1. 分类对比法：按承重方式将四类桥梁列表对比，每类记1个典型实例。 2. 受力追踪法：从荷载从哪来到哪去追踪力的传递路径 3. 流程排序法：工程设计流程按顺序记忆 考点01 桥梁的结构 1. 桥梁的基本组成 （1）主梁：直接承受自身重力以及车辆等的重力。 （2）桥墩：承受主梁向下的力并将力传到基座。 （3）桥台：桥梁两端起支撑作用的部分。 2. 按结构和受力特点分类 （1）梁式桥：采用梁或桁架梁作为主要承重结构。桁架桥是用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，实际上是一种加固了的梁式桥。 典型实例：钱塘江大桥。 （2）拱桥：用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 典型实例：赵州桥、拱宸桥。 （3）悬索桥：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。 典型实例：湖北四渡河大桥。 （4）斜拉桥：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 典型实例：北盘江第一桥。 【温馨提示】 1.四类桥梁不要只看外观：拱桥有弧线、悬索桥有下垂缆绳、斜拉桥有三角形拉索、梁式桥最简单平直。但考试常给图片让判断，关键是看主要承重部件是什么——梁/拱圈/缆索/拉索。 2.桁架桥属于梁式桥：它不是独立的一类，而是梁式桥的"加强版"，本质还是靠梁承重。 3.赵州桥的两个小拱：教材提到赵州桥两端各设两个小拱，作用是减轻自重、提升泄洪能力，这是一个容易被忽略的细节。 1．象山港大桥是甬莞高速公路的组成部分，北起鄞州云龙镇，南至象山小蔚庄村，大桥全长6.7千米。如图所示为大桥的主桥部分，跨度688米，主桥部分在桥梁分类上属于（    ） A．梁式桥 B．拱桥 C．悬索桥 D．斜拉桥 2．金华是三江汇流之地，桥梁也是交通枢纽的重要组成部分，根据桥梁承重构件的受力特点分类，下面桥梁类型属于斜拉桥的是（　　） A．永济桥 B．通济桥 C．彩虹桥 D．金婺大桥 考点02 桥梁的受力 1. 荷载 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。 2. 四类桥梁的受力特点 （1）梁式桥：在荷载作用下主梁向下弯曲，产生向上的弹力，支撑着梁上的物体。主梁受弯，上部受压、下部受拉。 （2）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；基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。 （3）悬索桥：竖直方向荷载通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。 （4）斜拉桥：荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座；在荷载作用下的结构形变小，抵抗风的能力比悬索桥强。 3. 拓展实验——下垂量实验 【实验概述】​ 教材中用塑料板模拟钢梁、砖块模拟桥墩，探究梁式桥跨中下垂量 h 与压力 F、跨度 s 的关系。 【实验方法与结论】 （1）控制变量法 ①探究下垂量 h 与压力 F 的关系：保持跨度 s 不变，改变中央砝码质量（即改变压力 F）。 ②探究下垂量 h 与跨度 s 的关系：保持压力 F 不变，改变桥墩间距（即改变跨度 s）。 （2）实验结论（在弹性范围内） 压力 F 越大，下垂量 h 越大（h 与 F 成正比）。 跨度 s 越大，下垂量 h 越大。 【常考要点】 （1）实验中为什么要用控制变量法：因为下垂量可能同时受压力和跨度两个因素影响，一次只改变一个变量才能得出可靠结论。 （2）实验中如何改变压力：在塑料板中央增减砝码。 （3）实验中如何改变跨度：移动砖块（桥墩）的位置，改变两端的距离。 （4）实验结论的应用：桥梁设计中，为了减小下垂量，可以减小跨度或增加梁的强度（如改用更厚的材料、加入加强结构）。 【温馨提示】 1.四类桥梁的受力关键词：梁式桥——梁受弯；拱桥——拱受压；悬索桥——缆索受拉；斜拉桥——拉索受拉、索塔受压。背关键词即可快速判断。 2.拱桥基座的两个力：很多学生只记得"竖直向下的压力"，漏掉"水平方向的力"。拱桥两端有向外推的趋势，所以基座必须能抵抗水平推力，这是拱桥对地基要求高的原因。 3.悬索桥 vs 斜拉桥的区别：悬索桥的缆索是挂在索塔上、两端锚固在地面，桥面被"吊"起来；斜拉桥的拉索是直接从索塔斜拉到桥面，桥面被"拉"起来。前者跨越能力更大，后者抗风能力更强。 4.斜拉桥索塔的高度：教材提到"索塔建得高，可使拉索的倾斜角度更合理，有利于索塔受力"，但并非越高越好——过高会增加成本和施工难度，这是一个可能的辨析点。 1．利用完全相同的复合板（制作桥面）、木块（制作桥墩）和重物搭建桥梁模型，进行如图实验研究不同类型桥梁的性能。该实验中影响桥梁模型性能的主要因素为（    ） A．桥墩的跨度 B．桥墩的高度 C．桥面的材料 D．桥面的形状 2．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，如图是单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。下列说法正确的是（　　） A．为了减小拉索承受的拉力，可适当减小桥塔高度 B．当桥塔高度改变时，拉索所受的拉力将不会改变 C．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直减小 D．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直不变 3．浙江省内河流众多，遍布拱形的石桥。拱桥的承重能力与许多因素有关，如拱的形状等。古拱桥的桥拱形状有半圆、圆弧、蛋形、抛物线等（如图甲所示），不同形状的桥拱承重能力是否相同？小柯对此进行探究，步骤如下： ①利用3D打印机制作不同形状的桥拱模型； ②在模型上放置一定数量的钩码，直到桥拱恰好被压塌，记录此时钩码的总质量（如图乙所示）。 （1）步骤①中除了控制拱的形状不同外，还需控制相同的变量有___________________（写出两个）。 （2）实验中发现使用钩码很难做到使桥拱恰好被压塌，为了更精确地测量桥拱恰好被压塌的压力大小，本实验可如何改进？____________________________________。 （3）在查阅资料的过程中，小柯发现跨度大的江面往往采用的是斜拉桥，若将它看作一个杠杆模型（如图丙所示），在支点O和拉索作用点A一定的情况下，增高桥塔使OB距离增大，可使拉索的力_____（填“变大”“变小”或“不变”）。 考点03 桥梁的设计与制作 1. 结构设计的目标 明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。 2. 工程设计的一般过程 明确任务 → 收集信息 → 方案设计 → 制作模型 → 测试评价 → 改进完善 → 展示交流 3. 桥梁模型制作实践要点 （1）依据材料对桥梁的长度、宽度、承重设定标准。 （2）设计整体结构，绘制设计图。 （3）学习基本结构：直杆作为连接杆、斜杆作斜边、盖板连接路面。 （4）正四边形加入斜拉加强杆后结构变得异常牢固（三角形稳定性应用）。 （5）制作完成后对长度、宽度、高度、自重、承重能力等进行测试评价。 【温馨提示】 1.工程设计流程的顺序不能颠倒：方案设计一定在制作模型之前，测试评价之后一定要有改进完善。题中如果出现"制作模型→方案设计"或"测试评价→展示交流"（跳过改进），都是错误的。 2.斜拉加强杆的本质：把不稳定的四边形变成多个稳定的三角形，这是三角形稳定性在实际工程中的应用。要能说出"加入斜杆形成三角形结构，增强了稳定性/强度"。 3.设计要考虑的因素：安全性、强度、稳定性、适用性、成本——可能以多选题形式考查"哪些是设计需要考虑的因素"。 1．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题： 实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。 实验目标：测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。 实验过程： （1）设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。 （2）材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。 （3）测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。 （4）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为_________元。 （5）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与_________（填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。 （6）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与_________（填“材料重量”或“材料强度”）有关。 （7）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析______________________________________________________。 2．某校学生计划用木材设计一座简易桥梁模型，需通过实验验证其稳定性与强度。请结合以下信息回答问题： （1）他们设计了如图的桥梁，在桥面中间逐渐放上重物，发现桥面与支撑柱容易脱离。他们决定对该桥梁进行改进，他们用截面为20mm×10mm的木条制作两侧的梁，下列是梁的四种支撑方案，从强度角度考虑，其中合理的是（　　） A． B． C． D． （2）在选木材时，下列支撑柱木纹最合适的是（　　） A． B． C． D． （3）桥梁改造完成后，对其进行稳定性测试，发现桥梁晃动，稳定性不佳。下列改进措施合理的是（　　） A．将桥墩底座向外延伸 B．将原来桥梁的榫接改为钉接 C．在桥墩底部加装重物 （4）为验证改进效果，以下实验方法合理的是（　　） A．用砝码逐步加载并记录桥梁挠度变化（桥梁挠度是指桥梁结构在荷载作用下产生的垂直位移即挠度） B．观察桥梁在风力模拟下的位移情况 C．将桥梁模型浸泡水中测试抗腐蚀性 桥梁分类与受力分析 一、常见坑点 1.看到有弧线的桥就认为是拱桥，忽略了悬索桥也有弧线（缆索下垂的曲线）。 2.拱桥基座只想到竖直方向的力，漏掉水平方向的力。 3.悬索桥和斜拉桥分不清——都是“缆索+桥塔”，但受力方式和传力路径不同。 4.梁式桥的桁架梁不知道属于哪一类，误以为是独立桥型。 二、解题通法 1.判断桥型看主要承重部件：梁（梁式桥）/ 拱圈（拱桥）/ 缆索（悬索桥）/ 拉索（斜拉桥）。 2.拱桥两端有向外推的趋势，基座必须同时承受竖直压力和水平推力，缺一不可。 3.悬索桥：缆索挂在索塔上，两端锚固在地面，桥面被“吊”起来；斜拉桥：拉索从索塔斜拉到桥面，桥面被“拉”起来。 4.桁架桥属于梁式桥，是加了三角形桁架加固的梁式桥。 桥梁设计与工程实践 一、常见坑点 1.工程设计流程顺序记乱，比如把“制作模型”放在“方案设计”前面。 2.只知道“加斜杆能增强稳定性”，说不清原理（本质是形成三角形结构）。 3.下垂量实验中，控制变量法的操作对象记反（改变什么、保持什么搞混）。 二、解题通法 1.工程设计流程顺序：明确任务→收集信息→方案设计→制作模型→测试评价→改进完善→展示交流。其中“方案设计”一定在“制作模型”之前，“改进完善”一定在“测试评价”之后。 2.加斜杆的原理：把不稳定的四边形分割成多个稳定的三角形，从而增强结构的稳定性和强度。 3.下垂量实验：探究 h 与 F 的关系→保持 s 不变，改变 F；探究 h 与 s 的关系→保持 F 不变，改变 s。谁是被研究的变量，谁就改变，另一个保持不变。 角度01 桥梁分类与受力分析 1．如图是湖州三绝之一的潮音桥，始建于明代，兼具交通与景观等功能，结合其建筑特色，回答下列问题： （1）潮音桥是一座三孔_______（填“梁式桥“拱桥”“悬索桥”或“斜拉桥”），中间大孔便于通航，两侧小孔可减轻桥身重量，这种设计桥梁的优点是_______（写一点即可）。 （2）在承受车辆与行人荷载时，主要通过弧形拱结构将向下的压力转化并传递给基座，该结构便会产生竖直向上的支持力和_______（填力的方向）的力。 2．如图所示为悬索桥的主要结构示意图。请回答下列问题： （1）悬索桥结构图中，序号③的名称是_______，是悬索桥的主要承重结构。 （2）桥的主梁是图中的序号_______，通过吊杆或吊索，即图中的序号_______将桥的结构③和④连接起来。 （3）悬索桥的结构②承载着结构③产生的向下的力，结构②的名称是_______。 角度02 桥梁设计与工程实践 1．在设计一个能承受重物的纸桥时，我们应该优先考虑的因素是（　　） A．桥的美观程度 B．桥的材料成本 C．桥的承重能力和稳定性 D．桥的建造速度 2．如图1是某建筑工程学院的大学生们制作的“巨型”纸桥，理论承重1500千克。（各问均填字母） （1）这座“巨型”纸桥能够承受如此大的压力的主要原因是______。 A．纸能承受较大的压力 B．纸桥的形状和结构使其抗压能力大大增强 C．纸是薄片材料 （2）设计桥时，下面哪一项是最重要的______。 A．美观 B．承重能力 C．节约材料 （3）如果你也要设计一座纸桥，如图2三种形状的“桥”，哪个抗压能力最强____________。 1．（2026·浙江台州·二模）2025年11月6日铜陵长江三桥（如图）通车，该桥为世界首座双层悬索-斜拉协作体系大桥，其桥塔高度超200米。 （1）某科学小组为探究“悬索拉力与桥塔高度的关系”，利用如图所示的装置进行模拟实验：将质量为1千克的水平杆（模拟桥面）两端各挂在悬索下方，悬索的另一端分别跨过两根竖直杆（模拟桥塔）顶端的滑轮连接弹簧测力计，保持水平杆离地面高度不变，调节竖直杆高度，测出弹簧测力计示数并记录在表中。 实验序号 竖直杆高度/厘米 悬索拉力/牛 1 10 11.0 2 20 5.9 3 30 5.3 4 40 5.1 竖直杆顶端滑轮的作用是__________。据表分析，桥塔造得比较高的目的是__________。 （2）小组同学发现悬索拉力和悬索与竖直方向的夹角θ有关，重复实验，结果如图。若为了增加悬索桥的承重能力还可以将桥塔之间的距离__________。 （3）小组同学进一步探究“拉索拉力与桥塔高度的关系”，可将桥看成如图的杠杆：O为支点，桥面OA总重G为阻力。请说明桥塔高度越高，拉索的拉力为什么越小？_____________________________________。 ⚡基础速刷 1．2024年9月27日凌晨，榕山长江大桥正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中主桥长1055米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，这是利用了（　　） A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性 C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性 2．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．桥梁一般有主梁、桥墩等部分     B．桥梁按结构和受力特点，分为梁式桥、拱桥等 C．把主梁两端直接架在桥台的是梁式桥 D．斜拉桥在荷载下结构形变小，抗风能力比悬索桥强 3．人民大桥（照片及模型图如下）是上虞区的标志性建筑之一，桥长约1120米，宽26米。该桥连接新老城区，缓解区域交通压力，兼具实用性与景观性。造型简洁现代，与曹娥江水域景观相协调。按照桥梁的结构和受力特点，人民大桥属于（　　） A．梁式桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．拱桥 4．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使用，以下关于拱形结构说法错误的是（　　） A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力 B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固 C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥 D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重 5. 万古名桥出越州！绍兴古桥因悠久的历史，秀丽的景观，高超的技艺，深邃的文化内涵，拥有众多“古桥之最”而名扬四海。据《绍兴市交通志》记载，至1993年底，绍兴市拥有古今各式桥梁10610座，是世界上唯一的“万桥市”。下列绍兴古桥与其余三座古桥类型不同的是（　 　） A． B． C． D． 6．小陈在“桥梁模型的制作与探究”的工程实践活动中，选用了如图所示的模型材料，这些材料最适合制作的桥梁模型是（　　） A．斜拉桥模型 B．拱桥模型 C．桁架桥模型 D．悬索桥模型 7．近几十年来，我国的基础建设一骑绝尘，被人们乐称为“基建狂魔”，桥梁的建造是一个国家和地区基础建设的重要内容之一。学习了“桥梁的结构与制作”后，你认为下列说法中，正确的是（　　） A．桥梁有梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等，其分类依据主要是桥梁外观形状 B．桥梁的荷载只包括桥梁承载的车辆与行人的重量 C．桥的主梁在荷载作用下，上、下两侧均发生拉伸形变 D．桁架的横杆、竖杆、斜杆三种杆件中，对桁架的稳定性起决定作用的是斜杆 8．斜拉桥通常要做很高的索塔，下列不是这个做法带来的好处的是（　　） A．能使桥有更大的跨度 B．能使桥面离水面距离更多，有利通航 C．降低拉索的受力 D．减小塔身的受风面 9. 天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是（　　） A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新 B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力 C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥 D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望 10. 下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 🚀能力跃升 1．随着桥梁建造技术的不断进步，各种组合桥不断出现。下列著名桥梁都属于组合桥，其中属于桁架拱桥的是（　　） A．邯郸支漳河大桥 B．温哥华亚历克斯弗雷泽大桥 C．杭州之江大桥（钱江七桥） D．贵阳乌梅河特大桥 2. 图甲为某大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步简化成图乙、图丙、图丁所示的模型。 （1）图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当_____（填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 （2）请在图丁中画出横梁的受力示意图。 3. 物理学在桥梁建筑技术方面有很多应用，如图甲为宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥，桥梁全长544.5米，两个巨大的弧形拱塔，有十八层楼那么高。“桥塔为什么要造这么高?”小华对此进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙所示的模型。小华通过比较发现：适当增加桥塔的_______（填“增大”或“减小”，下高度，可同）斜拉索拉力的力臂，从而_______斜拉索的拉力，在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，钢索受到的拉力越_______（填“大”或“小”）。 近年来，多起高架桥侧翻事故引起了人们对如图丙所示的独柱高架桥安全性的思考。独柱式高架桥分如图丁（a）单支座式和图丁（b）双支座式，从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择的支撑方式为_______（填“单”或“双”）支座式。当重载卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是_______（填“左”或“右”）支座。如果在两个支座中间再增加一个支座如图丁（c），桥面侧翻危害的风险_______（填“减小”“增大”或“不将变”）。 4．桥梁的主要构成部分包括：稳固的基础、系梁、承台、桥台以及墩柱。对比图中两种结构的桥，__________承重力更大。这种桥能承受更大压力的秘密是__________（填字母）。 A．用料多 B．用了特别的材料 C．能分散压力，抵住外推力 5．某中学科技小组计划为校园人工湖设计一座简易景观桥，需满足“跨度5米、可承载3名学生（总质量约200kg）”的需求。小组提出两种方案（如表所示）。 设计方案 结构类型 主要材料 桥面支撑方式 方案甲 梁桥 木板（桥面）、钢筋混凝土柱（桥墩） 在湖两侧设置2个桥墩，桥面直接搭在桥墩上无其他辅助结构 方案乙 拱桥 石块（拱圈）、砖块（桥面） 仅在湖两侧设置固定支座，通过弧形拱圈将桥面重量传递至支座，无中间桥墩 请结合桥梁结构知识回答： （1）方案甲（梁桥）的桥面主要靠_________承重。 A．桥面的抗弯曲能力 B．桥墩的向上支撑力 C．桥面的拉伸能力 （2）如果人工湖地基较软，承载能力差，你认为哪种方案更合适并说明理由？__________________________。 🌟思维挑战 1．在学校科技节《木筷桥梁——探索结构的力量》中，要挑战用木筷和橡皮筋搭建一座跨度为50厘米的桥梁模型。受杭州著名桥梁（如钱塘江大桥和钱江三桥）的启发，你想探究：桥梁的__________对它的承重能力有什么影响？ （1）在实验中必须保持相同的条件有：__________（写出一条） （2）动手实验与收集证据：搭建了两种模型进行对比测试： 模型A（平板梁式桥）：将木筷并排用橡皮筋绑紧作为桥面，两端架空。 模型B（桁架斜拉桥）：先用木筷组成多个三角形桁架作为主梁，再用木筷搭建桥塔，并用橡皮筋连接桥塔与桥面（模拟斜拉索）。 （3）评价：该模型在评价量表中“结构形变程度”指标上评定为待改进，请将__________处补充完整 评价维度 优秀 良好 待改进 模型承重能力 能承载16本及以上科学课本的重量 能承载12-15本科学课本的重量 无法承载12本科学课本的重量 结构形变程度 加载完重物后，模型能完全恢复原状，无永久形变。 加载完重物后，模型局部无法恢复原来的形状，但未损坏。 加载完重物后，__________ 外观与结构完整性 美观且牢固，结构完整 美观，结构基本完整 不美观不牢固，结构不完整 （4）模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的__________，而模拟的斜拉索则帮助将桥面的压力分散传递到了桥塔。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $