5.3 搭建一座简易人行浮桥（高效培优·讲义）科学新教材浙教版八年级上册

本讲义聚焦“搭建简易人行浮桥”核心内容，系统梳理浮桥浮力原理（阿基米德原理应用及承载计算）、工程设计要求（五项验收标准及成本与承重矛盾）、工程实践流程（明确-设计-制作-检验-改进-发布），通过目标导航、方法指导、避坑指南构建学习支架。 资料特色在于融合科学观念与工程实践，以校园浮桥等真实情境为例，通过计算三步法、流程记忆法培养科学思维，工程验收与改进环节强化探究实践。课中辅助教师落实核心素养，课后真题与分层练习助力学生查漏补缺。

5.3搭建一座简易人行浮桥 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 浮桥的浮力原理与承载计算 考点02 浮桥的工程设计要求 考点03 浮桥的工程实践流程 03 避坑指南·解题通法 角度01 浮力原理与承载计算 角度02 工程实践流程与验收标准 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. 能说出浮桥的基本原理——浮箱所受浮力决定浮桥能承受的荷载 2. 能运用阿基米德原理进行浮箱的承载计算，如最大浮力、有效承载 3. 能说出浮桥工程实践的一般流程和五项验收标准 ​1. 计算三步法：先算浮箱最大浮力，再减浮箱自重，最后得有效承载 2. 流程记忆法：明确→设计→制作→检验→改进→发布，注意“改进”在“检验”之后、“发布”之前 3. 矛盾分析法：理解承重性与经济性的矛盾，学会在安全达标的前提下控制成本 考点01 桥梁的结构 1. 浮桥的基本原理 在浮箱上架梁、铺桥面搭建浮桥，浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。 2. 阿基米德原理的应用 浮箱受到的浮力：F浮 = ρ液gV排 浮箱完全浸没时，V排 = V箱，此时浮力达到最大值。 单个浮箱的有效承载 = 最大浮力 － 浮箱自重。 3. 安全余量 实际使用时，不能按理论最大值来算，必须预留安全余量，确保浮桥稳定可靠。 【温馨提示】 1. 浮箱底部设计为平面，目的是增大支撑面、减小压强、提高稳定性，不是增大浮力。 2. 如果浮箱搁浅或底部陷入泥沙、下表面不与水接触，则不受浮力（浮力产生条件：下表面受液体向上的压力）。 3. 浮桥在淡水和海水中：浮桥漂浮时F浮=G桥不变，海水密度大于淡水，所以V排更小，即在海水中吃水更浅。 1．某学校社团计划在校园景观池塘上搭建一座简易人行浮桥，方便师生通行。浮桥由若干相同的长方体浮筒并排连接而成，上铺木板作为桥面。 （1）浮桥搭建完成后，静止漂浮在水面上，如图所示，此时浮桥所受浮力__________重力（选填“>”“<”或“=”）。 （2）如图所示的浮桥总质量为，为了保证安全，浮桥浸入水中的总体积不得超过，则该浮桥最多能承载多少位中学生？（假设每位中学生所受重力为500牛，）。 （3）为了提高浮桥的承载量，下列措施合理的是（　　）（选填字母） A．适当增加浮桥的浮筒数量 B．在浮桥表面喷涂更光滑的油漆 C．换用更轻质木板作为桥面 D．将浮筒体积减小，使桥面更贴近水面 （4）暴雨过后，校园池塘水位上涨，部分雨水渗入浮桥的木板中，导致浮桥总重力增大，但还是能漂浮在水面上。与暴雨前相比，浮桥相对于水面会上浮一些、下沉一些，还是保持不变？判断并说明理由。__________________________________________________________________________________________ 【答案】(1)= (2)20位 (3)AC (4)浮桥始终漂浮，浮力等于总重力，浮桥总重力增大，因此所受浮力增大；水的密度不变，根据阿基米德原理​，浮桥排开水的体积会增大，因此浮桥相对于水面下沉一些。 【详解】（1）物体漂浮时，根据漂浮条件，所受浮力等于自身总重力。 （2）根据阿基米德原理，浮桥受到的最大浮力 浮桥自身的重力 承载的总重力 可承载的中学生数量 （3）A．增加浮筒数量，浮桥最大排开水的体积增大，最大浮力增大，可提高承载量，故A符合题意； B．喷涂光滑油漆仅改变摩擦力，不改变浮力和浮桥自重，不影响承载量，故B不符合题意； C．换用轻质木板，浮桥自身重力减小，相同最大浮力下，可承载的额外重力更大，故C符合题意； D．减小浮筒体积，浮桥最大排开水的体积减小，最大浮力减小，承载量降低，故D不符合题意。 故选AC。 （4）略。 2．河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500×500×400mm 质量 7kg 空载吃水深度 25~30mm 安全使用吃水深度 250~300mm 承载极限吃水深度 350mm~400mm （1）单个浮筒空载时受到的浮力是______N。 （2）现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为______kg。 （3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为和，则______。（填“>”“<”或“=”） 【答案】 70 = 【详解】（1）[1]浮筒在水中处于漂浮状态，受到的浮力等于其重力，所以单个浮筒空载时受到的浮力是 （2）[2]浮筒的总体积 浮桥的总重力 浮桥受到的最大浮力 浮桥在河水中的最大承重 浮桥在河水中的最大承载质量： （3）[3]此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，受到的浮力相等，都等于浮桥的重力；因为，各个浮筒的浮力 所以下表面受到的压力相等，由可知，下表面受到的压强相等，即。 考点02 浮桥的工程设计要求 1. 设计目标 长6m、可供一个约70kg的人安全通行，用较低成本搭建。 2. 验收标准（5项） （1）承重性：至少能承载一个人（承载质量越大越好） （2）经济性：费用不超过100元（用钱越少越好） （3）稳定性：人能稳定站立于浮桥之上（站立时间越长越好） （4）牢固性：不散架和不变形（零件掉落越少越好） （5）工效性：搭建时间不超过20min（用时越短越好） 3. 材料与成本控制 材料：桶装水空桶、饮料瓶、胶带、扎带、木条、复合板等，每种材料有规格、单价，学生需根据预算选择材料、计算数量。 【温馨提示】 五条验收标准中，"承重性"和"经济性"往往是矛盾的对立面——想要承重大就要多用浮箱（成本高），想要省钱就要少用浮箱（承重小）。如何在两者之间取得平衡，是工程设计的核心。 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．某年，某县正在建设的大桥发生坍塌事故，后经调查认定，这是一起严重的责任事故。由于施工、建设单位严重违反桥梁建设的法规标准、现场管理混乱、盲目赶工期，监理单位、质量监督部门严重失职，勘察设计单位服务和设计交流不到位，有关部门监管不力，致使大桥主拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求，拱桥上部构造施工工序不合理，主拱圈砌筑质量差，降低了拱圈砌体的整体强度。随着拱上施工荷载的不断增加，造成砌体强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。请从设计的评价角度谈谈你的看法。 【答案】见解析 【详解】这个案例说明了设计者在设计桥梁的时候没有考虑到结构的安全性、强度、稳定性、适用性等，在结构设计的过程中，没有优化完善设计方案。 考点03 浮桥的工程实践流程 1. 工程设计的一般过程 明确问题：运用阿基米德原理和力学知识，用低成本搭建长6m、可承载70kg人的浮桥，要求稳定牢固。 设计方案：分组讨论、分工（项目总监/采购员/绘图师/工程师）、绘制图纸（标注尺寸和材料名称）。 实施计划：选择材料→填采购单→采购→按图搭建→记录时间。 检验作品：按五条标准逐项测试评分。 改进完善：记录问题，提出改进方案（教材提供"问题解决记录表"）。 发布成果：图纸展评、各组短浮桥连接成长浮桥、铺设木板、评比最优浮桥。 2. 团队分工 项目总监（统筹）、采购员（统计采购）、绘图师（画图）、工程师（搭建）。 【温馨提示】 1. 工程实践流程和第2节"桥梁的设计与制作"中的流程本质相同，都是"明确任务→设计方案→实施→检验→改进→发布"。两节共用同一个工程思维框架，可以对比记忆。 2. "改进完善"这一步容易被忽略——测试之后发现问题，必须要有改进环节，不能直接跳到"发布成果"。 3. 分工中"项目总监"的角色不仅仅是管理，还要在检验时发现并记录缺陷、组织讨论改进方案，这是工程素养的体现。 1．我们来造桥。 （1）完成下面桥梁设计投标书。 桥梁设计透视图 桥梁类型 _______ 设计优点 _______ 桥梁规格 （省略） 承重保证措施 _______ （2）设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务；②共同设计方案；③完善设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺序依次是 。 A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→④→②→③ （3）将一张普通A4纸弯折成拱形并抵住两端（A图），与A4纸直接搭成的桥面（B图）对比承重能力强弱。下面结论正确的是_______。 a. A图的承重能力强           b. B图的承重能力强 c. A图和B图的承重能力都一样 【答案】(1) 悬索桥 跨度大（自重轻） 有4个强大的支柱（或桥墩），通过悬索分散桥面承重 (2)C (3)a 【详解】（1）[1] 现代桥梁通常分为梁式桥、拱桥、斜拉桥及悬索桥四类。分析桥梁设计透视图可知，属于悬索桥。 [2]在遇到河面很宽，或者在河谷、山谷中间不易建桥墩的情况下，现代人常常建起了悬索桥。悬索桥都有高高的铁塔和长长的悬索，悬索把桥面吊起来，其设计优点是跨度大（自重轻）。 [3]承重保证措施：有4个强大的支柱（或桥墩），通过悬索分散桥面承重，所以承重能力强。 （2）小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务→④交流初步想法→②共同设计方案→③完善设计方案，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）分析图片可知，图B是平桥，图A是拱桥。拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分，拱形各部分相互挤压结合得更加紧密。拱形受压会产生一个向外推的力，抵住了这个力，拱就能承载很大的重量，抵住拱足，能使拱的形状保持不变，拱就能承载更大的重量。拱桥比平桥更稳固，承重能力强。故a符合题意，b、c不符合题意。 故选a。 2．根据上述材料，回答下列问题： 悬索桥的力学奥秘 悬索桥的设计融合了物理学中力的平衡、传递与材料科学的智慧，是人类工程史上的杰作。 一、力的传递链 从压力到拉力悬索桥的核心秘密在于将垂直于桥面的压力转化为水平拉力。当车辆驶过桥面时，车辆对于桥梁的压力通过吊索传递至“主缆”——这条由数万根钢丝编织的“空中绳索”，能将桥面荷载均匀分散。主缆两端固定在“锚碇（巨型混凝土块）”上，形成闭合的传力回路。桥塔将主缆高高托起，使其自然下垂成“悬链线”曲线：它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载（若主缆被拉成直线，中部会因集中受力而断裂）。 二、力的分解与材料分工 桥塔不仅是支撑结构，更是力的“转换器”主缆的拉力的作用效果在竖直方向上体现为桥塔对地基的压力，水平方向上的力则与锚碗和地面之间的摩擦力平衡。悬链桥各部分材料选择也充满巧思：主缆与吊索使用高强度钢丝，发挥钢材抗拉优势（抗拉强度是混凝土的100倍）；桥塔则采用抗压的混凝土或钢结构，稳稳“顶住”竖直压力。这种分工类似团队协作：抗拉材料负责“拉”，抗压材料负责“撑”，各展所长。 三、柔性的智慧：以柔克刚 悬索桥并非与自然力量硬碰硬。当台风来袭时，其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏。这种原理类似随风摇曳的竹子--柔韧使其在狂风中屹立不倒。此外，桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散，减少风振影响。工程师甚至通过风洞实验优化桥体外形，确保其在极端天气下的稳定性。 （1）悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是_______。 （2）文中关于悬索桥抗风设计，下列正确的说法是（　　） A．桥体刚性越大越安全 B．桥面重力越大越安全 C．柔性设计通过变形消耗风能 D．桥塔高度影响主缆拉力分布 （3）请通过以下简化模型计算出锚碇工参数：若某悬索桥（结构如文中所示）锚碇受到主缆水平方向的拉力为7.65×103kN，锚碇与地面间最大静摩擦力f=N（其中=0.5，N为地面受到的压力），且最大静摩擦力达水平拉力的2倍及以上，才能保证桥梁安全，则锚碇对地面的压力至少应为_______。 【答案】(1)它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载 (2)CD (3)3.06×1010 【详解】（1）由材料可知，悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载。 （2）A．当台风来袭时，其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏，故A错误； B．桥面重力过大，钢索的拉力越大，可能有断裂的危险，故B错误； C．桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散，减少风振影响，故C正确； D．桥塔将主缆高高托起，使其自然下垂成“悬链线”曲线；它让每根钢丝承受相近的拉力，但高度越高，主缆的拉力的力臂越大，拉力越小，故高度影响分布情况，故D正确。 故选CD。 （3）锚碇与地面间最大静摩擦力f=μN 则7.65×106×103N×2=0.5×F 故F=3.06×1010N。 浮力原理与承载计算 一、常见坑点 1. 混淆"浮箱受到的浮力"和"浮桥能承载的最大荷载"——以为两者相等，忽略了浮箱自重要扣除。 2. 浮箱底部设计为平面，误认为是"为了增大浮力"，实际目的是增大支撑面、减小压强、提高稳定性。 3. 浮箱搁浅或底部陷入泥沙时，误认为仍受浮力——此时下表面不与水接触，不满足浮力产生条件。 二、解题通法 1. 承载计算三步：①算浮箱最大浮力（F浮 = ρ液​gV排​）→ ②减去浮箱自重 → ③得到可承载的最大额外荷载。 2. 浮力产生的条件：物体下表面必须与液体接触并受到向上的压力。搁浅、底部贴泥沙 → 无浮力。 3. 淡水 vs 海水：浮桥漂浮时 F浮 = G桥​不变，海水密度大 → V排​小 → 海水吃水更浅。 桥梁设计与工程实践 一、常见坑点 1. 工程流程顺序记乱，尤其"改进完善"漏掉——测试之后必须改进，不能直接发布成果。 2. 五条验收标准（承重性/经济性/稳定性/牢固性/工效性）分不清哪个是"越高越好"、哪个是"越低越好"。 3. 不知道承重性和经济性是矛盾的——承重大需多浮箱（成本高），成本低则浮箱少（承重小）。 二、解题通法 1. 流程顺序口诀：明确→收集→设计→制作→测试→改进→发布（7步），"改进"在"测试"之后、"发布"之前。 2. 五条标准记忆法 越大越好：承重性（承载质量）、稳定性（站立时间）、工效性（越短越好→反向记"用时少"）。 越小越好：经济性（花钱少）、工效性（用时短）。 越少越好：牢固性（零件掉落少、不变形）。 3. 矛盾平衡：工程设计的核心是在安全承重达标的前提下，尽量降低成本，答题要体现"平衡取舍"的工程思维。 角度01 浮力原理与承载计算 1．浙江佛堂浮桥火爆网络，吸引大批游客前来参观。佛堂浮桥由若干只木船连接而成，浮在江面上，可以供路人游客行走参观。大批游客走上浮桥，会导致浮桥所受的浮力以及浮桥底部所受的水的压强如何变化？（　　） A．浮力变大，压强变小 B．浮力变小，压强变大 C．浮力变小，压强变小 D．浮力变大，压强变大 【答案】D 【详解】大批游客走上浮桥后，浮桥的总重力增大，因为漂浮时，浮桥所受的浮力等于自身的重力，故浮力变大，由阿基米德原理可知，此时浮桥排开水的体积增大，即浮桥的吃水深度增加，又因为液体内部压强随深度的增加而增大，所以浮桥底部所受水的压强变大。 故选D。 2．据《智囊全集》记载，宋朝有一座浮桥，是用八头铁铸的牛来固定的。后由于河水暴涨，水冲断了浮桥，铁牛沉到河底。为了打捞铁牛，当时的人们先将两艘运沙船装满泥沙，再用铁索将铁牛拴到船上，然后卸掉船里的泥沙，随着船逐渐上浮，河底的铁牛被拉了上来。已知每头铁牛的质量约为10吨，体积约为2米3；每艘运沙船的质量约为1吨，且浸入水中的最大体积约为5.1米3，人和铁索的质量及体积忽略不计。 （1）请计算每艘运沙船空载时受到的浮力。 （2）每艘运沙船满载时装载的泥沙质量为多少？ （3）请通过计算说明两艘该规格的运沙船能否将一头铁牛拉离河底。 【答案】(1)见解析 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）运沙船空载时在水面漂浮F浮=G=mg=1×103kg×10N/kg=1×104N （2）满载时受到的浮力F浮=ρgV=1×103kg/m3×10 N/kg×5.1m3=5.1×104N 泥沙重力G泥沙=5.1×104N-1×104N=4.1×104N 泥沙质量 （3）铁牛重力 铁牛受到的浮力 拉起铁牛需要的拉力为 两艘船沙子的重力和铁牛所需要的拉力比较 所以两艘该规格的运沙船能将铁牛拉离河底。 角度02 工程实践流程与验收标准 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．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。 （1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是（　　）（多选，填字母）。 A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料 E．建造成本 （2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是（　　）（填字母，下同）。 A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤ （3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是（　　） A．成本预算、时间分配、人员分工 B．建桥位置、使用的材料 C．投标者是否具有丰富的经验 D．桥的设计方案 （4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是（　　）。 A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流 B．可以调研周围桥梁的结构特点 C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改 D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选 （5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是（　　） A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥 （6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。 （7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。 钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条 承重能力（垫片数） 5 1 3 0 根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是（　　）（填字母，下同）。 A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条 （8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是（　　） A．小组自评 B．小组间互评 C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价 （9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是（　　） A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求 B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进 C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致 D．制作模型是工程设计中的重要环节 【答案】(1)ACE (2)B (3)C (4)D (5)D (6) (7)A (8)C (9)C 【详解】（1）A．题目明确要求桥面宽度不小于0.5米，属于限制条件，故A符合题意； B．题目未对桥的形状有明确限制，不属于限制条件，故B不符合题意； C．水沟跨度为1米，桥的跨度需要适应水沟跨度，属于限制条件，故C符合题意； D．题目未对建造材料有明确限制，不属于限制条件，故D不符合题意。 E．题目要求小桥价廉，即对建造成本有要求，属于限制条件，故E符合题意。 故选ACE。 （2）小桥建造的正确步骤：首先要②明确要解决的问题（明确建造小桥的目的等）；然后④在限定的条件下进行设计和评估改进（根据限制条件设计并优化）；接着①制作一个模型（通过模型验证设计）；之后⑤（对模型等进行进一步评估改进，确保符合要求后）；最后③实施建设，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （3）A．成本预算、时间分配、人员分工是竞标书中很重要的部分，能体现项目的可行性等，需要写入，故A不符合题意； B．建桥位置、使用的材料关乎小桥的建设基础和用料，需要写入，故B不符合题意； C．投标者是否具有丰富的经验属于投标者自身的背景情况，不是小桥竞标书关于小桥本身设计、建设等的内容，不需要写入，故C符合题意； D．桥的设计方案是竞标书的核心内容之一，需要写入，故D不符合题意。 故选C。 （4）A．改进设计方案时分析梳理问题、反思交流，有助于优化方案，是正确的，故A不符合题意； B．调研周围桥梁的结构特点，可借鉴经验，是正确的，故B不符合题意； C．制作过程中发现问题经小组研讨交流再处理，能保证小组协作和方案的合理性，是正确的，故C不符合题意； D．制作竞标书时，小组所有成员的意见需要处理、筛选，选取合理的意见，而不是全部记录，该说法错误，故D符合题意。 故选D。 （5）A．石拱桥适合较大跨度的桥梁，1米宽的水沟跨度较小，石拱桥不太适合，故A不符合题意； B．斜拉桥一般用于大跨度桥梁，1米跨度用斜拉桥过于复杂，故B不符合题意； C．悬索桥也多用于大跨度桥梁，不适合1米宽的水沟，故C不符合题意； D．梁式桥结构简单，适合小跨度（如1米宽水沟）的桥梁建设，故D符合题意。 故选D。 （6）在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，设计图如下： 在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全。 （7）根据表中各种形状的钢条结构承重能力的检测结果可知，在圆筒钢条、L型钢条、U型钢条、扁平钢条中，承重能力最强的是圆筒钢条，由此判断，他们应该选用圆筒钢条，故选A。 （8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是针对各组的模型开展交流评估活动，评估活动不仅自评本组设计，小组间还要进行互评，在互评中通过相互借鉴、相互帮助、资源共享等；老师主观评价是不合适的，故选C。 （9）A．工程的关键是设计，一个成功的设计，往往要经历反复试验和不断改进的过程，故A正确，不符合题意； B．工程建设的建设离不开技术，技术是保证工程进行的关键，工程建设又会促进技术的进步，两者相互影响又相互促进，故B正确，不符合题意； C．工程建设具有复杂性，制作模型一定要和设计方案完全一致，利用模型再来检测设计的科学合理性，故C错误，符合题意； D．制作模型是工程设计中的重要环节，故D正确，不符合题意。 故选C。 1．（25-26八年级上·浙江绍兴·期末）秋假期间，科学兴趣小组前往天姥山进行野外环境与工程考察。他们沿着古驿道行进，沿途小桥流水风景旖旎，请运用所学科学知识分析下列问题。 （1）沿路树叶呈现红色或黄色，是因为叶片主要______（选填“吸收”或“反射”）太阳光中的红色或黄色光； （2）小组考察了一座清代单孔石拱桥——落马桥（如图）。该桥跨度约7米，拱圈由规整的花岗岩砌成。石拱桥的桥墩通常建得较宽大，这是通过______来减小对地基的压强，防止桥体下沉； （3）落马桥下的河水奔流不息。从水循环的角度看，河流属于水循环中的______环节； （4）从工程与环境角度，简要说明石拱桥设计的一个优点。 【答案】(1)反射 (2)增大受力面积 (3)地表径流 (4)利用当地石材，材料易得且耐久；拱形结构稳固，能较好分布压力，跨越较大跨度；桥洞利于排水，减少洪水对桥体的冲击 【详解】（1）不透明物体的颜色由其反射的色光决定。沿路树叶呈现红色或黄色，是因为叶片主要反射太阳光中的红色或黄色光。 （2）石拱桥的桥墩通常建得较宽大，这是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地基的压强，防止桥体下沉。 （3）水循环的主要环节包括蒸发、水汽输送、降水、下渗和径流，其中降水、蒸发和径流是三个最重要的环节。‌从水循环的角度看，河流属于水循环中的地表径流环节。 （4）见答案。 2．（25-26八年级上·浙江嘉兴·期末）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。 ⚡基础速刷 1．如图所示，赵州桥是当今世界上现存年代最久，跨度最大的石拱桥，其最大的科学贡献是“敞肩拱”（大拱肩上的小拱）的设计。下列关于“敞肩拱”的描述，错误的是（　　） A．从受力特点分析，它属于框架结构 B．节省材料，减轻了桥身的重力 C．加速泄洪，减小洪水对桥身的冲击 D．高超的技术水平充分显示出了我国劳动人民的智慧 【答案】A 【详解】A．从受力特点分析，它属于壳体结构，故A错误，符合题意； B．“敞肩拱”的设计可以节省材料，减轻了桥身的重力，故B正确，不合题意； C．“敞肩拱”的设计可以加速泄洪，减小洪水对桥身的冲击，故C正确，不合题意； D．赵州桥高超的技术水平和不朽的艺术价值，充分显示出了我国劳动人民的智慧，故D正确，不合题意。 故选A。 2．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　） A．构件M和构件N均应具备良好的抗压性能 B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积 C．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 D．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 【答案】A 【详解】A．构件M主要承受压力，应具备良好的抗压性能；构件N主要承受拉力，应具备良好的抗拉性能，而不是抗压性能，故A错误，符合题意； B．各主要构件具备足够大的横截面积，能提高构件的强度和刚度，更好地承受外力，故B正确，不符合题意； C．设计中计算应力时考虑各种可能的荷载，能使桥梁在实际使用中更安全可靠，避免因荷载考虑不全而出现问题，故C正确，不符合题意； D．施工中擅自加长桥面，会改变桥梁的受力情况，可能使桥梁承受更大的荷载等，从而对桥梁产生不利影响，故D正确，不符合题意。 故选A。 3．如图桥梁中的a、b、c、d表示一块砖，只受到竖直向下的力的砖是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【详解】图中，桥梁中的b、c、d处的砖在桥梁的侧边，受到向右和向下的力，a处的砖在桥梁的顶部，只受到向下的力，故只受到竖直向下的力的砖是a，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图是钱塘江大桥的主体部分，根据桥的结构，这座大桥属于（　　） A．梁式桥 B．拱桥 C．斜拉桥 D．悬索桥 【答案】A 【详解】从图中可以看出，该桥以梁作为主要承重结构，没有明显的拱结构、斜拉索结构以及悬索桥那种高耸桥塔和悬链线状主缆的特征，所以这座大桥属于梁桥，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5. 常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。其中受力后发生弯曲形变的是（　  　） A．桥台 B．主梁 C．桥墩 D．基座 【答案】B 【详解】梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成，桥墩和桥台在桥梁结构中起到支撑主梁的作用，主梁是承受车辆等荷载的主要构件，桥墩和桥台用于支撑主梁，并将主梁上的力传递给基座。其中受力后发生弯曲形变的是主梁，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．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 【详解】A．预制梁场是在工厂或工地预先制作桥梁构件，再运输到现场安装。这种方式能同时进行构件制作与现场基础施工，缩短整体工期，故A符合题意； B．预制生产能通过标准化流程提高构件精度，故B不符合题意； C．批量预制可降低成本，故C不符合题意； D．预制过程多在室内或遮护区域进行，对天气的依赖程度较低，故D不符合题意。 故选A。 7．有一款组合式小船，骨架采用结实、轻质的，不易与其他物质反应的碳纤维材料，所有的配件加在一起的质量大约为5千克，与一个标准铅球质量相仿。这样带来的好处有（     ） ①降低船的重量 ②提高船的牢固度 ③防止生锈 A．①②③ B．②③ C．①② D．①③ 【答案】A 【详解】碳纤维属于轻质材料，总质量小，因此可以降低船的总重量，①正确； 碳纤维骨架本身特性是结实，因此可以提高船的牢固度，②正确； 碳纤维特点是不易与其他物质反应，不会像金属材料一样发生氧化生锈，因此可以防止生锈，③正确。 因此①②③都是好处。 故选A。 8．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 【分析】桥梁是一种用来跨越障碍的大型建筑物，桥的形状和结构与它的功能是相适合的。桥梁主要功能作用是利于车辆通行，使用价值是最重要的，因此在设计桥时，安全性和稳定性是考虑的首要因素。 【详解】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，不符合题意； B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料，故B正确，不符合题意； 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，不符合题意； 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。 故选D。 9. 如图是小毅同学用小方木和圆棒搭建的自承式桥梁模型。下列关于该模型的说法不正确的是（　 　） A．该模型属于框架结构 B．该桥梁需要胶水等材料 C．圆棒是该模型的一个要素 D．若模型的一根小方木断裂，模型会坍塌，体现系统是一个整体 【答案】B 【详解】A．自承式桥梁模型通常由小方木和圆棒通过榫卯或插接等方式连接，形成框架结构，故A正确，不符合题意； B．自承式桥梁模型的核心特点是“自承”，即无需额外胶水等粘接材料，仅通过构件间的力学关系实现承重，故B错误，符合题意； C．圆棒作为模型中的承重构件，是结构的重要组成部分，故C正确，不符合题意； D．若一根小方木断裂导致整体坍塌，说明构件间存在强关联性，体现了“系统是一个整体”的特性，故D正确，不符合题意。 故选B。 10. 小明利用木条和细绳改进如图所示的木桥梁承重结构模型。从承重角度考虑，以下设计方案中，最不合理的是（　 　） A．    B． C．    D． 【答案】C 【详解】三角形结构（桁架）和拉索结构能增强承重能力，因为三角形具有稳定性，可分散压力。 ABD．都利用了三角形桁架或拉索加三角形结构，能有效分散重物的压力，提升承重能力，故ABD不符合题意； C．C的设计中，拉索未形成稳定的三角形结构，也没有桁架支撑，重物的压力难以有效分散，承重能力最弱，故C符合题意。 故选C。 🚀能力跃升 1．在学习“桥梁调查与模型制作”的跨学科实践中，小明和同学对无锡的桥梁进行了实地调查。如图甲所示，为古朴典雅的“无锡清名桥”，受文物保护，横卧于古运河之上；如图乙所示，为现代时尚的蠡湖大桥，整体呈“WX”型，寓意无锡之名，横跨于蠡湖之上；为深入了解桥梁的支撑方式和特点，他们制作了如丙图所示的模型，来进行研究。结合你的实践活动，回答下列问题。 （1）对我国桥梁建设做出重大贡献的科学家是__________（选填“钱学森”、“袁隆平”或“茅以升”）。 （2）最古老的、有桥墩支撑的“梁桥”结构简图如丙图A所示，相对于“梁桥”而言，“无锡清名桥”的优势不包括________。 A．增加了船只的通行能力    B．优化了受力结构 C．简化了施工难度           D．提升了泄洪能力 在图丙中的B，拱桥模型测试中，当桥面重物达到一定程度后，会出现桥墩向________（选填“外”或“内”）侧移，同时塌陷的情况，所以清名桥需要进行“人流量限制”。 （3）依据桥梁的支撑方式，图丙中的模型C属于 ________ 桥。当有车辆驶入桥面时，斜拉索主要承受 ______ 力（选填“拉”或“压”，下同），桥塔主要承受 ______ 力。 （4）结合你的实践过程，请说出悬索桥相对于模型C桥梁而言，一个突出的优势。 【答案】(1)茅以升 (2) C 外 (3) 斜拉 拉 压 (4)跨度更大 【详解】（1）茅以升是我国著名桥梁专家，主持修建了钱塘江大桥等诸多著名桥梁，对我国桥梁建设贡献巨大；钱学森主要贡献在航天等领域；袁隆平主要贡献是杂交水稻研究，所以此处应选茅以升。 （2）[1]“无锡清名桥”是拱桥，与梁桥相比，拱桥能增加船只通行能力（拱洞可让船只通过），优化受力结构（将压力分散），提升泄洪能力（拱洞利于排水）。但拱桥施工难度比梁桥大，并非简化施工难度，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 [2]在拱桥中，当桥面重物达到一定程度，拱受到压力会产生向外的推力，会使桥墩向外侧移，同时可能塌陷，所以填“外”。 （3）[1]图丙中模型C有斜拉索连接桥塔和桥面，属于斜拉桥。 [2]当有车辆驶入桥面时，桥面有向下的压力，斜拉索要拉住桥面，主要承受拉力。 [3]桥塔要支撑斜拉索和桥面的重量，主要承受压力。 （4）悬索桥跨度更大。悬索桥主要靠主缆承受拉力，能跨越更大的距离，相比斜拉桥在跨度方面优势明显。 2. 在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，小明同学对桥梁进行了研究，发现生活中的桥千差万别，各具特色，如图甲所示：有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在 A、B 两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的重力 、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A 与 B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）半径等因素有关。 小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。请回答下列问题： （1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是_____（选填“改变”或“不变”）的。 （2）实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过 A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论： 实验次序 速度v/（m/s） 小车重力G/N 玩具小车对凸形桥A点压力F1/N 玩具小车对凹形桥B点压力F2/N 1 v1 2.00 1.80 2.40 2 v2 2.00 1.60 2.80 3 v3 2.00 1.50 3.00 4 v1 3.00 2.70 3.60 5 v2 3.00 2.40 4.20 6 v3 3.00 2.25 4.50 ①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的______有关； ②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的______有关； ③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是_____　（填“A”或“B”）点。 【答案】(1)改变 (2) 重力 速度 B 【详解】（1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，速度大小不变，但运动方向改变，所以运动状态是改变的。 （2）[1]分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，小车的速度相等，重力不同，对凸形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的重力有关。 [2]1、2、3次实验数据中，小车的重力同，速度大小不同，对凸形桥的同一点的压力不同，说明玩具小车对桥面的压力与玩具小车的速度有关。 [3]分析表中任意一次实验数据可知：当质量、速度相同时，小车对B点的压力更大，所以容易压坏桥的是B点。 3. 如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。 （1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下： a.将桥梁模型放置在________的桌面上。 b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。 根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为________。 （2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：________。 ①缩短桥梁两端伸出部分的长度； ②增大桥梁两端伸出部分的长度； ③两端增加桥墩； ④减小桥面宽度。 【答案】(1) 水平 大于，小于M (2)①③ 【详解】（1）[1]实验时，为了确保试验的准确性，需要将桥梁模型放置在一个水平的桌面上，以避免因桌面不平而导致的试验误差。 [2]通过悬挂钩码测试桥梁模型的稳定值，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码，直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。根据试验可得出，该桥梁模型的稳定值为大于，小于M。 （2）为了提高模型的稳定性，可以采取的措施包括缩短桥梁两端伸出部分的长度和在两端增加桥墩，故选①③。 4．图对比了悬索桥与拱桥的荷载传递路径，分析两者在材料利用率和施工成本上的差异。 【答案】见解析 【详解】在材料利用率方面，拱桥在合理利用圬工材料抗压性能上有优势，材料利用率较好；悬索桥虽钢材抗拉性能发挥好，但构件复杂影响整体材料利用率。在施工成本方面，悬索桥因技术要求高、材料贵等因素，施工成本高于拱桥。 5．桥的研究 （1）港珠澳大桥是我国境内连接香港、珠海和澳门的桥隧工程，全长55公里，是目前世界上最长的跨海大桥，也是我国交通史上技术最复杂、建设要求和标准最高的工程之一，它在2018年10月24日开通运营港珠澳大桥图示部分的桥体从结构上看属于我们学过的_______桥。这种桥的特点是跨度大，抗风性能好，稳定性强。 （2）小科和他的研究小组要共同设计建造一座桥。要求桥能跨越20cm宽的峡谷，桥面的宽度要大于10cm，至少能承重200g的小车。图1是他们第一次设计的结构图。 ①设计中，如果小科将桥面的宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力会_______。 ②他们将桥面设计成圆纸管平铺（图4），其最终目的是___________________________。 ③第二次改进时（图3），增加了桥塔设计，下列三种设计中，如果其他条件相同，缆绳承受拉力最小的是_______。 ④用对比实验研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，题（2）③中的三种桥梁设计图中，最合理的选择是_______和_______。 ⑤从结构上看，图3结合了_______和_______两种桥的设计结构。 【答案】(1)斜拉 (2) 增大 增加桥面承重能力 C A B 斜拉桥 拱桥 【详解】（1）根据对桥的结构的认识，港珠澳大桥图示部分的桥体从结构上看是属于我们学过的斜拉结构的桥。这种桥的特点是跨度大，抗风性能好，稳定性强。 （2）①[1]材料宽度影响抗弯曲能力，材料越宽，抗弯曲能力越强。设计中，如果小科将桥面的宽度增加到20厘米，那么桥面的承重能力会增大。 ②[2]由图4可知，他们将桥面设计成圆纸管平铺，其最终目的是提高结构稳定性，从而提高桥面承载能力。 ③[3]绳索与桥面的夹角越大，拉力越小，三种设计中，如果其他条件相同，缆绳承受拉力最小的是C。 ④[4][5]用对比实验研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，三种桥梁设计图中，最合理的选择是A和B，因为只改变桥塔高度一个变量。 ⑤[6][7]从结构上看，图3有拱圈、拉索等，所以是结合了斜拉桥和拱桥两种结构。 🌟思维挑战 1．（一）小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35cm宽的峡谷，桥面宽度大于10cm，能承重200g的车辆”。图甲是他们设计的结构图。 （1）设计中，如果小明将桥面宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力（　　） A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断 （2）如图甲所示，他们在设计中采用了拱形结构，最主要的目的是（　　） A．使桥梁更加美观 B．增加桥梁的跨度 C．增加桥面的高度 D．增大桥面承重力 （3）小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务；②共同设计方案；③完善设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺序依次是（　　） A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→④→②→③ D．①→④→③→② （4）当桥面承受向下的压力时，力是如何传递的？请在图乙中用箭头线画出。 （5）小明在桥面与拱架之间设计了更多的立柱。立柱的数量会影响桥面的承重吗？为什么? （6）小刚将小明的“桥梁”结构设计图（图甲）倒过来，并做了一些改变，如图丙所示。 图丙所示的桥梁主体结构，可称为 （　　） A．反拱形结构 B．三角形结构 C．框架结构 D．悬索结构 （7）如果缩短两桥塔之间的距离，其他条件都不变，那么桥面的承重能力（　　） A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断 （8）如图丙所示，吊杆在桥梁中的最主要作用是（　　） A．使桥梁变得更美观 B．用于安装路灯 C．防止车辆冲出路面 D．将桥面压力传递到缆索 （9）小刚在设计中改变桥塔的整体高度，分别设计出下列四种桥梁。 其中，桥面承重能力最强的是（　　） A．①号设计 B．②号设计 C．③号设计 D．④号设计 （10）用对比实验来研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，图丁所示的四种桥梁设计图中，最合理的选择是（　　） A．①号设计和②号设计 B．①号设计和③号设计 C．①号设计和④号设计 D．②号设计和④号设计 （11）小明查阅资料发现河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500 mm×500 mm×400 mm 质量 7 kg 空载吃水深度 25~30 mm 安全使用吃水深度 250~300 mm 承载极限吃水深度 350~400 mm 现用500个这样的浮筒做成浮桥，则该浮桥在河水中最大承载质量为_______kg。（g取10 N/ kg） （12）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为p海和p河，则p海_______（填“>”“<”或“=”）p河。 【答案】(1)B (2)D (3)C (4) (5)见解析 (6)D (7)B (8)D (9)C (10)B (11)4.65×104 (12)= 【详解】（1）桥的承重能力与桥的形状和宽度有关。桥面宽度增加，其他条件不变，会使桥面更坚固，桥面的承重能力会增加，故B符合题意。 （2）拱形结构通过弧形设计将垂直压力转化为沿拱肋的侧向推力，有效分散荷载至两侧支撑点，显著提升承重能力。美观、跨度、高度均为次要目标，核心目的是增强承重。故D符合题意。 （3）标准设计流程为：①明确设计任务，理解“跨越35cm峡谷、桥面＞10cm、承重200g车辆”的要求； ④交流初步想法，团队讨论初步构想，如拱形结构、材料选择； ②共同设计方案，细化结构参数，如拱高、桥面宽度； ③完善设计方案，优化细节，如支撑加固、材料配比。 因此顺序为①→④→②→③，故选C。 （4）桥面承受向下的压力时，通过拱形结构把压力向下和向外传递给相邻的部分，桥墩会受到竖直向下的压力和水平方向的力，如图所示： （5）立柱的数量会影响桥面的承重力，因为立柱可以将桥面的压力传递到拱架上去。 （6）悬索桥通过吊杆将桥面荷载传递至主缆，主缆再通过桥塔和锚碇分散力。图丙含吊杆、主缆和桥塔，则符合悬索结构特征，故选D。 （7）如果缩短两桥塔之间的距离，其他都不变，那么这座桥的跨度就比原来小，那么桥面的承重能力比原来强。故选B。 （8）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，则吊杆在桥梁中的主要作用是将桥面压力传递到缆索。故选D。 （9）桥塔修得高是为了降低缆索的拉力，③号设计的桥塔最高，且缆索高度最高，所以承重能力最强。故选C。 （10）要研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，除桥塔高度不一样，其他条件必须要相同，①号设计和③号设计符合要求，故B符合题意。 （11）单个浮筒空载时的重力 500个浮筒的总体积 浮桥的总重力 当 时，浮桥受到的最大浮力 浮桥在河水中的最大承重量 浮桥在河水中的最大承载质量 （12）此浮桥空载时分别平放到海水中和河水中，浮桥处于漂浮状态，浮桥受到的浮力相等，都等于浮桥的重力，因为 所以下表面受到的压力相等，浮桥平放在河水中和海水中，则底面积相同，由 可知，下表面受到的压强相等，即。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3搭建一座简易人行浮桥 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 浮桥的浮力原理与承载计算 考点02 浮桥的工程设计要求 考点03 浮桥的工程实践流程 03 避坑指南·解题通法 角度01 浮力原理与承载计算 角度02 工程实践流程与验收标准 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. 能说出浮桥的基本原理——浮箱所受浮力决定浮桥能承受的荷载 2. 能运用阿基米德原理进行浮箱的承载计算，如最大浮力、有效承载 3. 能说出浮桥工程实践的一般流程和五项验收标准 ​1. 计算三步法：先算浮箱最大浮力，再减浮箱自重，最后得有效承载 2. 流程记忆法：明确→设计→制作→检验→改进→发布，注意“改进”在“检验”之后、“发布”之前 3. 矛盾分析法：理解承重性与经济性的矛盾，学会在安全达标的前提下控制成本 考点01 桥梁的结构 1. 浮桥的基本原理 在浮箱上架梁、铺桥面搭建浮桥，浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。 2. 阿基米德原理的应用 浮箱受到的浮力：F浮 = ρ液gV排 浮箱完全浸没时，V排 = V箱，此时浮力达到最大值。 单个浮箱的有效承载 = 最大浮力 － 浮箱自重。 3. 安全余量 实际使用时，不能按理论最大值来算，必须预留安全余量，确保浮桥稳定可靠。 【温馨提示】 1. 浮箱底部设计为平面，目的是增大支撑面、减小压强、提高稳定性，不是增大浮力。 2. 如果浮箱搁浅或底部陷入泥沙、下表面不与水接触，则不受浮力（浮力产生条件：下表面受液体向上的压力）。 3. 浮桥在淡水和海水中：浮桥漂浮时F浮=G桥不变，海水密度大于淡水，所以V排更小，即在海水中吃水更浅。 1．某学校社团计划在校园景观池塘上搭建一座简易人行浮桥，方便师生通行。浮桥由若干相同的长方体浮筒并排连接而成，上铺木板作为桥面。 （1）浮桥搭建完成后，静止漂浮在水面上，如图所示，此时浮桥所受浮力__________重力（选填“>”“<”或“=”）。 （2）如图所示的浮桥总质量为，为了保证安全，浮桥浸入水中的总体积不得超过，则该浮桥最多能承载多少位中学生？（假设每位中学生所受重力为500牛，）。 （3）为了提高浮桥的承载量，下列措施合理的是（　　）（选填字母） A．适当增加浮桥的浮筒数量 B．在浮桥表面喷涂更光滑的油漆 C．换用更轻质木板作为桥面 D．将浮筒体积减小，使桥面更贴近水面 （4）暴雨过后，校园池塘水位上涨，部分雨水渗入浮桥的木板中，导致浮桥总重力增大，但还是能漂浮在水面上。与暴雨前相比，浮桥相对于水面会上浮一些、下沉一些，还是保持不变？判断并说明理由。__________________________________________________________________________________________ 2．河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500×500×400mm 质量 7kg 空载吃水深度 25~30mm 安全使用吃水深度 250~300mm 承载极限吃水深度 350mm~400mm （1）单个浮筒空载时受到的浮力是______N。 （2）现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为______kg。 （3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为和，则______。（填“>”“<”或“=”） 考点02 浮桥的工程设计要求 1. 设计目标 长6m、可供一个约70kg的人安全通行，用较低成本搭建。 2. 验收标准（5项） （1）承重性：至少能承载一个人（承载质量越大越好） （2）经济性：费用不超过100元（用钱越少越好） （3）稳定性：人能稳定站立于浮桥之上（站立时间越长越好） （4）牢固性：不散架和不变形（零件掉落越少越好） （5）工效性：搭建时间不超过20min（用时越短越好） 3. 材料与成本控制 材料：桶装水空桶、饮料瓶、胶带、扎带、木条、复合板等，每种材料有规格、单价，学生需根据预算选择材料、计算数量。 【温馨提示】 五条验收标准中，"承重性"和"经济性"往往是矛盾的对立面——想要承重大就要多用浮箱（成本高），想要省钱就要少用浮箱（承重小）。如何在两者之间取得平衡，是工程设计的核心。 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．某年，某县正在建设的大桥发生坍塌事故，后经调查认定，这是一起严重的责任事故。由于施工、建设单位严重违反桥梁建设的法规标准、现场管理混乱、盲目赶工期，监理单位、质量监督部门严重失职，勘察设计单位服务和设计交流不到位，有关部门监管不力，致使大桥主拱圈砌筑材料未满足规范和设计要求，拱桥上部构造施工工序不合理，主拱圈砌筑质量差，降低了拱圈砌体的整体强度。随着拱上施工荷载的不断增加，造成砌体强度达到破坏极限而坍塌，受连拱效应影响，整个大桥迅速坍塌。请从设计的评价角度谈谈你的看法。 考点03 浮桥的工程实践流程 1. 工程设计的一般过程 明确问题：运用阿基米德原理和力学知识，用低成本搭建长6m、可承载70kg人的浮桥，要求稳定牢固。 设计方案：分组讨论、分工（项目总监/采购员/绘图师/工程师）、绘制图纸（标注尺寸和材料名称）。 实施计划：选择材料→填采购单→采购→按图搭建→记录时间。 检验作品：按五条标准逐项测试评分。 改进完善：记录问题，提出改进方案（教材提供"问题解决记录表"）。 发布成果：图纸展评、各组短浮桥连接成长浮桥、铺设木板、评比最优浮桥。 2. 团队分工 项目总监（统筹）、采购员（统计采购）、绘图师（画图）、工程师（搭建）。 【温馨提示】 1. 工程实践流程和第2节"桥梁的设计与制作"中的流程本质相同，都是"明确任务→设计方案→实施→检验→改进→发布"。两节共用同一个工程思维框架，可以对比记忆。 2. "改进完善"这一步容易被忽略——测试之后发现问题，必须要有改进环节，不能直接跳到"发布成果"。 3. 分工中"项目总监"的角色不仅仅是管理，还要在检验时发现并记录缺陷、组织讨论改进方案，这是工程素养的体现。 1．我们来造桥。 （1）完成下面桥梁设计投标书。 桥梁设计透视图 桥梁类型 _______ 设计优点 _______ 桥梁规格 （省略） 承重保证措施 _______ （2）设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务；②共同设计方案；③完善设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺序依次是 。 A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→④→②→③ （3）将一张普通A4纸弯折成拱形并抵住两端（A图），与A4纸直接搭成的桥面（B图）对比承重能力强弱。下面结论正确的是_______。 a. A图的承重能力强           b. B图的承重能力强 c. A图和B图的承重能力都一样 2．根据上述材料，回答下列问题： 悬索桥的力学奥秘 悬索桥的设计融合了物理学中力的平衡、传递与材料科学的智慧，是人类工程史上的杰作。 一、力的传递链 从压力到拉力悬索桥的核心秘密在于将垂直于桥面的压力转化为水平拉力。当车辆驶过桥面时，车辆对于桥梁的压力通过吊索传递至“主缆”——这条由数万根钢丝编织的“空中绳索”，能将桥面荷载均匀分散。主缆两端固定在“锚碇（巨型混凝土块）”上，形成闭合的传力回路。桥塔将主缆高高托起，使其自然下垂成“悬链线”曲线：它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载（若主缆被拉成直线，中部会因集中受力而断裂）。 二、力的分解与材料分工 桥塔不仅是支撑结构，更是力的“转换器”主缆的拉力的作用效果在竖直方向上体现为桥塔对地基的压力，水平方向上的力则与锚碗和地面之间的摩擦力平衡。悬链桥各部分材料选择也充满巧思：主缆与吊索使用高强度钢丝，发挥钢材抗拉优势（抗拉强度是混凝土的100倍）；桥塔则采用抗压的混凝土或钢结构，稳稳“顶住”竖直压力。这种分工类似团队协作：抗拉材料负责“拉”，抗压材料负责“撑”，各展所长。 三、柔性的智慧：以柔克刚 悬索桥并非与自然力量硬碰硬。当台风来袭时，其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏。这种原理类似随风摇曳的竹子--柔韧使其在狂风中屹立不倒。此外，桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散，减少风振影响。工程师甚至通过风洞实验优化桥体外形，确保其在极端天气下的稳定性。 （1）悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是_______。 （2）文中关于悬索桥抗风设计，下列正确的说法是（　　） A．桥体刚性越大越安全 B．桥面重力越大越安全 C．柔性设计通过变形消耗风能 D．桥塔高度影响主缆拉力分布 （3）请通过以下简化模型计算出锚碇工参数：若某悬索桥（结构如文中所示）锚碇受到主缆水平方向的拉力为7.65×103kN，锚碇与地面间最大静摩擦力f=N（其中=0.5，N为地面受到的压力），且最大静摩擦力达水平拉力的2倍及以上，才能保证桥梁安全，则锚碇对地面的压力至少应为_______。 浮力原理与承载计算 一、常见坑点 1. 混淆"浮箱受到的浮力"和"浮桥能承载的最大荷载"——以为两者相等，忽略了浮箱自重要扣除。 2. 浮箱底部设计为平面，误认为是"为了增大浮力"，实际目的是增大支撑面、减小压强、提高稳定性。 3. 浮箱搁浅或底部陷入泥沙时，误认为仍受浮力——此时下表面不与水接触，不满足浮力产生条件。 二、解题通法 1. 承载计算三步：①算浮箱最大浮力（F浮 = ρ液​gV排​）→ ②减去浮箱自重 → ③得到可承载的最大额外荷载。 2. 浮力产生的条件：物体下表面必须与液体接触并受到向上的压力。搁浅、底部贴泥沙 → 无浮力。 3. 淡水 vs 海水：浮桥漂浮时 F浮 = G桥​不变，海水密度大 → V排​小 → 海水吃水更浅。 桥梁设计与工程实践 一、常见坑点 1. 工程流程顺序记乱，尤其"改进完善"漏掉——测试之后必须改进，不能直接发布成果。 2. 五条验收标准（承重性/经济性/稳定性/牢固性/工效性）分不清哪个是"越高越好"、哪个是"越低越好"。 3. 不知道承重性和经济性是矛盾的——承重大需多浮箱（成本高），成本低则浮箱少（承重小）。 二、解题通法 1. 流程顺序口诀：明确→收集→设计→制作→测试→改进→发布（7步），"改进"在"测试"之后、"发布"之前。 2. 五条标准记忆法 越大越好：承重性（承载质量）、稳定性（站立时间）、工效性（越短越好→反向记"用时少"）。 越小越好：经济性（花钱少）、工效性（用时短）。 越少越好：牢固性（零件掉落少、不变形）。 3. 矛盾平衡：工程设计的核心是在安全承重达标的前提下，尽量降低成本，答题要体现"平衡取舍"的工程思维。 角度01 浮力原理与承载计算 1．浙江佛堂浮桥火爆网络，吸引大批游客前来参观。佛堂浮桥由若干只木船连接而成，浮在江面上，可以供路人游客行走参观。大批游客走上浮桥，会导致浮桥所受的浮力以及浮桥底部所受的水的压强如何变化？（　　） A．浮力变大，压强变小 B．浮力变小，压强变大 C．浮力变小，压强变小 D．浮力变大，压强变大 2．据《智囊全集》记载，宋朝有一座浮桥，是用八头铁铸的牛来固定的。后由于河水暴涨，水冲断了浮桥，铁牛沉到河底。为了打捞铁牛，当时的人们先将两艘运沙船装满泥沙，再用铁索将铁牛拴到船上，然后卸掉船里的泥沙，随着船逐渐上浮，河底的铁牛被拉了上来。已知每头铁牛的质量约为10吨，体积约为2米3；每艘运沙船的质量约为1吨，且浸入水中的最大体积约为5.1米3，人和铁索的质量及体积忽略不计。 （1）请计算每艘运沙船空载时受到的浮力。 （2）每艘运沙船满载时装载的泥沙质量为多少？ （3）请通过计算说明两艘该规格的运沙船能否将一头铁牛拉离河底。 角度02 工程实践流程与验收标准 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．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。 （1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是（　　）（多选，填字母）。 A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料 E．建造成本 （2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是（　　）（填字母，下同）。 A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤ （3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是（　　） A．成本预算、时间分配、人员分工 B．建桥位置、使用的材料 C．投标者是否具有丰富的经验 D．桥的设计方案 （4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是（　　）。 A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流 B．可以调研周围桥梁的结构特点 C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改 D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选 （5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是（　　） A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥 （6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。 （7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。 钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条 承重能力（垫片数） 5 1 3 0 根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是（　　）（填字母，下同）。 A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条 （8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是（　　） A．小组自评 B．小组间互评 C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价 （9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是（　　） A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求 B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进 C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致 D．制作模型是工程设计中的重要环节 1．（25-26八年级上·浙江绍兴·期末）秋假期间，科学兴趣小组前往天姥山进行野外环境与工程考察。他们沿着古驿道行进，沿途小桥流水风景旖旎，请运用所学科学知识分析下列问题。 （1）沿路树叶呈现红色或黄色，是因为叶片主要______（选填“吸收”或“反射”）太阳光中的红色或黄色光； （2）小组考察了一座清代单孔石拱桥——落马桥（如图）。该桥跨度约7米，拱圈由规整的花岗岩砌成。石拱桥的桥墩通常建得较宽大，这是通过______来减小对地基的压强，防止桥体下沉； （3）落马桥下的河水奔流不息。从水循环的角度看，河流属于水循环中的______环节； （4）从工程与环境角度，简要说明石拱桥设计的一个优点。 2．（25-26八年级上·浙江嘉兴·期末）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。 ⚡基础速刷 1．如图所示，赵州桥是当今世界上现存年代最久，跨度最大的石拱桥，其最大的科学贡献是“敞肩拱”（大拱肩上的小拱）的设计。下列关于“敞肩拱”的描述，错误的是（　　） A．从受力特点分析，它属于框架结构 B．节省材料，减轻了桥身的重力 C．加速泄洪，减小洪水对桥身的冲击 D．高超的技术水平充分显示出了我国劳动人民的智慧 2．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　） A．构件M和构件N均应具备良好的抗压性能 B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积 C．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 D．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 3．如图桥梁中的a、b、c、d表示一块砖，只受到竖直向下的力的砖是（　　） A．a B．b C．c D．d 4．如图是钱塘江大桥的主体部分，根据桥的结构，这座大桥属于（　　） A．梁式桥 B．拱桥 C．斜拉桥 D．悬索桥 5. 常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。其中受力后发生弯曲形变的是（　  　） A．桥台 B．主梁 C．桥墩 D．基座 6．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 7．有一款组合式小船，骨架采用结实、轻质的，不易与其他物质反应的碳纤维材料，所有的配件加在一起的质量大约为5千克，与一个标准铅球质量相仿。这样带来的好处有（     ） ①降低船的重量 ②提高船的牢固度 ③防止生锈 A．①②③ B．②③ C．①② D．①③ 8．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 9. 如图是小毅同学用小方木和圆棒搭建的自承式桥梁模型。下列关于该模型的说法不正确的是（　 　） A．该模型属于框架结构 B．该桥梁需要胶水等材料 C．圆棒是该模型的一个要素 D．若模型的一根小方木断裂，模型会坍塌，体现系统是一个整体 10. 小明利用木条和细绳改进如图所示的木桥梁承重结构模型。从承重角度考虑，以下设计方案中，最不合理的是（　 　） A．    B． C．    D． 🚀能力跃升 1．在学习“桥梁调查与模型制作”的跨学科实践中，小明和同学对无锡的桥梁进行了实地调查。如图甲所示，为古朴典雅的“无锡清名桥”，受文物保护，横卧于古运河之上；如图乙所示，为现代时尚的蠡湖大桥，整体呈“WX”型，寓意无锡之名，横跨于蠡湖之上；为深入了解桥梁的支撑方式和特点，他们制作了如丙图所示的模型，来进行研究。结合你的实践活动，回答下列问题。 （1）对我国桥梁建设做出重大贡献的科学家是__________（选填“钱学森”、“袁隆平”或“茅以升”）。 （2）最古老的、有桥墩支撑的“梁桥”结构简图如丙图A所示，相对于“梁桥”而言，“无锡清名桥”的优势不包括________。 A．增加了船只的通行能力    B．优化了受力结构 C．简化了施工难度           D．提升了泄洪能力 在图丙中的B，拱桥模型测试中，当桥面重物达到一定程度后，会出现桥墩向________（选填“外”或“内”）侧移，同时塌陷的情况，所以清名桥需要进行“人流量限制”。 （3）依据桥梁的支撑方式，图丙中的模型C属于 ________ 桥。当有车辆驶入桥面时，斜拉索主要承受 ______ 力（选填“拉”或“压”，下同），桥塔主要承受 ______ 力。 （4）结合你的实践过程，请说出悬索桥相对于模型C桥梁而言，一个突出的优势。 2. 在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，小明同学对桥梁进行了研究，发现生活中的桥千差万别，各具特色，如图甲所示：有些是平板桥，有些是向上凸起的凸形桥，也有些是向下凹的凹形桥。这引起了他的思考：所有桥梁的功能都是有利于人和车辆的通行，那么汽车行驶时对凸形桥和凹形桥的压力一样吗？哪种桥容易被压坏？ 为此小明将汽车通行凸形桥和凹形桥的运动路径简化为曲线轨道，并构建了图乙所示的模型，A点是凸形桥的最高点，B点是凹形桥的最低点。先固定轨道，再将压力传感器固定在 A、B 两点的下面。如图丙所示，汽车通过时压力显示器就显示出压力的大小了。他猜想：汽车通过不同形状的桥时对桥的压力，可能与汽车的重力 、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、A 与 B两点所在曲线轨道（可以看成是圆的一部分）半径等因素有关。 小明让玩具小车通过图乙的曲线轨道（玩具小车通过轨道时不会压坏轨道），模拟了汽车通过凸形桥、凹形桥的情景。请回答下列问题： （1）玩具小车在图乙的曲线轨道匀速前进，它的运动状态是_____（选填“改变”或“不变”）的。 （2）实验时，小明让玩具小车在轨道上以相同的速度通过 A、B两点，收集到压力显示器显示的数据如下表所示。分析下表数据可以得到结论： 实验次序 速度v/（m/s） 小车重力G/N 玩具小车对凸形桥A点压力F1/N 玩具小车对凹形桥B点压力F2/N 1 v1 2.00 1.80 2.40 2 v2 2.00 1.60 2.80 3 v3 2.00 1.50 3.00 4 v1 3.00 2.70 3.60 5 v2 3.00 2.40 4.20 6 v3 3.00 2.25 4.50 ①分析1、4（或2、5或3、6）次实验数据，可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的______有关； ②分析1、2、3次实验数据可以得出结论：玩具小车通过A点或B点时，玩具小车对桥面的压力与玩具小车的______有关； ③由表中数据可知：一定质量的汽车以相同的速度通过A点或B点时，容易压坏桥的是_____（填“A”或“B”）点。 3. 如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。 （1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下： a.将桥梁模型放置在________的桌面上。 b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。 根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为________。 （2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：________。 ①缩短桥梁两端伸出部分的长度； ②增大桥梁两端伸出部分的长度； ③两端增加桥墩； ④减小桥面宽度。 4．图对比了悬索桥与拱桥的荷载传递路径，分析两者在材料利用率和施工成本上的差异。 5．桥的研究 （1）港珠澳大桥是我国境内连接香港、珠海和澳门的桥隧工程，全长55公里，是目前世界上最长的跨海大桥，也是我国交通史上技术最复杂、建设要求和标准最高的工程之一，它在2018年10月24日开通运营港珠澳大桥图示部分的桥体从结构上看属于我们学过的_______桥。这种桥的特点是跨度大，抗风性能好，稳定性强。 （2）小科和他的研究小组要共同设计建造一座桥。要求桥能跨越20cm宽的峡谷，桥面的宽度要大于10cm，至少能承重200g的小车。图1是他们第一次设计的结构图。 ①设计中，如果小科将桥面的宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力会_______。 ②他们将桥面设计成圆纸管平铺（图4），其最终目的是___________________________。 ③第二次改进时（图3），增加了桥塔设计，下列三种设计中，如果其他条件相同，缆绳承受拉力最小的是_______。 ④用对比实验研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，题（2）③中的三种桥梁设计图中，最合理的选择是_______和_______。 ⑤从结构上看，图3结合了_______和_______两种桥的设计结构。 🌟思维挑战 1．（一）小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35cm宽的峡谷，桥面宽度大于10cm，能承重200g的车辆”。图甲是他们设计的结构图。 （1）设计中，如果小明将桥面宽度增加到20cm，那么桥面的承重能力（　　） A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断 （2）如图甲所示，他们在设计中采用了拱形结构，最主要的目的是（　　） A．使桥梁更加美观 B．增加桥梁的跨度 C．增加桥面的高度 D．增大桥面承重力 （3）小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环节：①明确设计任务；②共同设计方案；③完善设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺序依次是（　　） A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→④→②→③ D．①→④→③→② （4）当桥面承受向下的压力时，力是如何传递的？请在图乙中用箭头线画出。 （5）小明在桥面与拱架之间设计了更多的立柱。立柱的数量会影响桥面的承重吗？为什么? （6）小刚将小明的“桥梁”结构设计图（图甲）倒过来，并做了一些改变，如图丙所示。 图丙所示的桥梁主体结构，可称为 （　　） A．反拱形结构 B．三角形结构 C．框架结构 D．悬索结构 （7）如果缩短两桥塔之间的距离，其他条件都不变，那么桥面的承重能力（　　） A．保持不变 B．比原来强 C．比原来弱 D．无法判断 （8）如图丙所示，吊杆在桥梁中的最主要作用是（　　） A．使桥梁变得更美观 B．用于安装路灯 C．防止车辆冲出路面 D．将桥面压力传递到缆索 （9）小刚在设计中改变桥塔的整体高度，分别设计出下列四种桥梁。 其中，桥面承重能力最强的是（　　） A．①号设计 B．②号设计 C．③号设计 D．④号设计 （10）用对比实验来研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”，图丁所示的四种桥梁设计图中，最合理的选择是（　　） A．①号设计和②号设计 B．①号设计和③号设计 C．①号设计和④号设计 D．②号设计和④号设计 （11）小明查阅资料发现河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500 mm×500 mm×400 mm 质量 7 kg 空载吃水深度 25~30 mm 安全使用吃水深度 250~300 mm 承载极限吃水深度 350~400 mm 现用500个这样的浮筒做成浮桥，则该浮桥在河水中最大承载质量为_______kg。（g取10 N/ kg） （12）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为p海和p河，则p海_______（填“>”“<”或“=”）p河。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $