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2024~2025学年物理教科版八年级下册 8.5 跨学科实践:桥(19页)课件

日期:2025-04-03 科目:物理 类型:初中课件 查看:82次 大小:46751547B 来源:二一课件通
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(课件网) 第八章 运动和力 第5节 跨学科实践:桥 1、知道桥梁的结构 2、理解桥梁的力学分析 3、能设计并制作一座自己的桥 重点:桥面承重时的形变和受力、支撑结构受力情况 难点:探究几何体的稳定性 学习目标 几千年前,人们为跨越小溪,将树干跨放在小溪两岸,发明了最早的桥。 早期的桥梁通常由木材和石块组成。 新知导入 现代的桥梁通常由钢、混凝土和其他高强度材料构建,形状多种多样。其中,材料与结构是桥梁设计的两大关键。 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 新知学习 01 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 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 02 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 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 支撑结构产生一个向上的合力,与桥面及负载的合力平衡。 斜拉桥 拱桥 悬索桥 梁桥 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 思考 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 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 03 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 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 (1 ... ...

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