中小学教育资源及组卷应用平台 第3节 搭建一座简易人行浮桥 目录 题型分组练 2 题型01 搭建一座简易人行浮桥 2 创新拓展练 3 新题速递 5 题型分组练 题型01 搭建一座简易人行浮桥 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。 根据上述材料,回答下列问题: (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7.65x10'kN,锚碇与地面间最大静摩擦力f=μN(其中μ=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 【解答】(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=uN则7.65×106×103N×2=0.5×N;故N=3.06×1010N. 创新拓展练 2.(一)小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35 cm 宽的峡谷，桥 面宽度大于10 cm, 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20 cm,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→ ... ...
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