【核心素养】 浙教（2024）版八上《5.2桥梁的结构与制作》学案

/ 让教学更有效 高效备课 | 科学学科 核心素养 科学观念：认识桥梁的组成与类型，明确不同桥梁的受力特点。 科学思维：通过分析桥梁结构与受力关系，提升逻辑推理和归纳能力。 探究实践：通过一些有趣的小活动，初步感受科学就在身边，科学与生活息息相关，初步感悟合作学习和交流分享是学习科学的重要方法； 态度责任：感受桥梁工程的技术价值与艺术魅力，增强工程探究兴趣。 【课前预习】 一、桥梁的结构 1、组成部分：主梁、桥墩、桥台 2、主要类型：梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥 二、桥梁的受力 1、荷载：桥梁自重+车辆、行人等重力 2、不同桥梁受力 （1）梁式桥：主梁弯曲，产生向上弹力 （2）拱桥：拱部受挤压，基座传水平+竖直力 （3）悬索桥：缆索受拉，锚碇固定 （4）斜拉桥：拉索传力至索塔，形变小、抗风强一、桥梁设计 1、核心因素：安全性、强度、稳定性、适用性、成本等 2、一般过程：明确内容→制订方案→制作模型→优化完善 二、模型制作与探究 1、流程：确定标准→设计方案→学习技术→组装制作→测试评价 2、技术要点：直杆/斜杆拼接、斜拉加强杆加固（提升稳定性） 三、实验探究 1、承重影响因素：桥面厚度、桥梁跨度、桥梁结构 2、方法：控制变量法 3、测试：电子秤+承重容器，测至桥梁变形受损 【课中研学】 一、桥梁的结构 1、桥梁的组成部分 2、桥梁的类型 按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。 （1）梁式桥 ①结构特点：梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。 ②桁架及桁架桥 许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构，这种架构称为 “桁架”。 桁架桥是指用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。 （2）拱桥 ①结构特点：拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 ②代表桥梁 举世闻名的赵州桥，建于595—605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度约37m。赵州桥在桥梁的两端各设置两个小拱（敞肩拱），减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。 （3）悬索桥 ①结构特点：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。索塔、缆索、吊杆为其主要构件。 ②代表桥梁 主跨达900m 的湖北四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。土耳其恰纳卡莱大桥的主跨长度达2023米，其横跨达达尼尔海峡，连接起欧洲与亚洲两大洲。 （3）斜拉桥 ①结构特点：斜拉桥是将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 ②代表桥梁 2016年建成通车的、主跨达720m的北盘江第一桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。 思考与讨论：你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。 二、桥梁的受力 1、荷载 我们把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。 既然桥梁在荷载的作用下不会倒塌，那么就一定有向上的力来平衡。 2、不同桥梁的受力 （1）梁式桥的受力 在荷载的作用下，桥的主梁受到向下的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生向上的弹力，支撑着梁上的物体。 （2）拱桥的受力 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，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即竖直向上的支持力和水平方向的力。 实践活动 （1）利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。 （2）把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。 （3）在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面 ... ...