第8章 5　跨学科实践：桥 同步练习（学生版+答案版）2024-2025学年物理教科版八年级下册

5　跨学科实践：桥 1．小明发现生活中的桥千差万别，各具特色．如图甲所示．桥有些是平板桥，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？ 第1题图 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．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：汽车通过不同形状桥对桥的压力，可能与汽车的质量、汽车过桥的速度大小、桥面的粗糙程度、AB两点所在曲线轨道(可以看成是圆的一部分)的半径等因素有关． 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)，这就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，它的运动状态是改变的(填“改变”或“不变”)． (2)玩具小车对桥的压力和桥对汽车的支持力是一对相互作用力(填“平衡力”或“相互作用力”)． (3)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表所示．分析表中数据可以得到结论： 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重力有关； 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速度有关； ③任意分析其中一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A、B两点所在圆的半径有关； ④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B(填“A”或“B”)点． 2.悬索桥(图甲)是建桥工程上的壮观景色，它的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，小明观察了悬索桥后，想知道两个拉力产生的作用效果与互成的角度有什么关系，于是她进行了下面的探究． 第2题图 【项目分解】 (1)查阅资料；(2)项目设计；(3)实际应用． 悬索桥，也被称为吊桥(suspension bridge)，是一种桥梁类型，其主要特点是桥身通过两条或几条缆索悬吊在空中．这种缆索通常被锚固于两岸的索塔上，并通过吊杆将桥面吊起．在悬索桥中，吊杆起到将垂直载荷传递给缆索的作用，而加劲梁则主要负责承受风荷载和其他横向水平力．索塔是悬索桥的一个重要支撑构件，它主要以受压状态工作．为了减小由于荷载引起的挠度和振动，通常在桥面和吊杆之间设置加劲梁，并与缆索形成一个组合体系，从而提高桥梁的整体稳定性和安全性．因此，悬索桥的设计需要考虑多种因素，包括缆索的几何形状、材料的选用以及如何有效地分配力和承担重量，以达到安全可靠的承载能力． 【设计方案】 如图乙，用两个互成角度的弹簧测力计拉固定在木板上的橡皮筋，依据拉力与弹簧的伸长量成正比，当每次把橡皮筋拉到相同位置时，可以认为这两个拉力产生的作用效果相同． 【项目实施】 (1)按照设计方案，小明用两个大小相等的拉力拉同一根橡皮筋完成了实验，将实验结果记录如下表：(拉力F是拉橡皮筋到达预定位置的力) ①分析上表可知，两个拉力F1与F2产生的作用效果与互成的角度有关，即当作用效果相同时，互成的角度越大，两个拉力越大(填“越大”或“越小”)． ②在上表中，当两个拉力互成角度为0°时，拉力F1与F2之和与拉力F的大小相等，当两个拉力相等且互成180°时，此时F1与F2是一对平衡力，橡皮筋保持静止状态． (2)以上实验中一个力F和F1与F2两个力产生的作用效果相同，物理中把F叫作F1与F2的合力，F1、F2叫作F的分力，有人说合力一定比任意一个分力大， ... ...