8.5跨学科实践：桥（课件）教科版科学八年级下册.pptx

第5节跨学科实践：桥第八章运动和力

感悟新知桥是一种架空的人造通道。其主要作用是解决跨水或者越谷的交通，以便运输工具或行人在桥上通行。在人造桥梁之前，自然界由于地壳运动或其他自然地质作用的影响，形成了不少天然的桥梁形式。

感悟新知如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥，江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥(仙人桥)以及小河边由自然倒下的树干形成的“独木桥”，两岸藤条纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等。人类从这些天然“桥”中得到启示，由最初的一块简易木板或一个小石蹬，逐渐发展，生产了造型各异、大小不同的桥。

知1－讲感悟新知追溯起源桥，何为桥也。《说文解字》中段玉裁曾解释道：“梁之字，用木跨水，今之桥也。”由此我们可以感知到，我们祖先第一次把木头放在河上并从上经过(独木桥)，便称之为桥的起源。

感悟新知任务一桥梁的结构1.分类(1)桥梁按建筑材料可分为木桥、石桥和钢桥等；(2)按用途可分为公路桥、公铁两用桥和人行桥等；(3)按形状和结构分为梁桥、拱桥、悬索桥和斜拉桥等。

感悟新知①梁桥是指以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁；②拱桥是指在竖直平面内以拱结构作为主要承重构件的桥梁；③悬索桥由巨大的主缆、索塔、锚碇和桥面系统组成。④斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。

感悟新知拓展思考为了适应不同的环境和需求,桥梁也会建造成各种不同的形状和结构。请你将如图1所示的桥梁对应的名称写在横线上。

知1－讲感悟新知拓展理解分析图片可知,从左到右分别是拱桥、斜拉桥、悬索桥和平板桥。

感悟新知2.结构桥梁由桥面和承重结构组成。3.设计原理防止桥面弯曲。

感悟新知任务二桥梁的力学分析1.演示实验桥面承重时的形变和受力。(1)操作：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，如图2。

感悟新知(2)现象：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。(3)分析：如图3是桥梁结构图和受力分析图。桥梁上表面(垂直表面)受到压力，下表面(沿表面)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。

感悟新知深度思考同学们议一议，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?深度理解为减小桥面弯曲形变，可在桥面下加一个桥墩，即可为桥面提供一个向上的力。

知1－讲感悟新知知识拓展在古代桥梁的建造中,应用得较多的就是拱桥,因为这种桥梁建造起来比较简单，而且十分坚固。河北的赵州桥，就是我国古代最著名的圆弧拱桥。这座由隋朝的工匠李春建造的桥梁，历经1400多年至今安然无恙，被评为“国际土木工程里程碑”。

感悟新知2.支撑结构受力情况(1)梁桥：如图4(a)，桥面上汽车的重力，从桥面传递到桥墩，使桥梁稳定。(2)拱桥：如图4(b)，桥面上汽车的重力，由桥面传递到桥拱的弧上，再传递到桥台，最后传到地面，保证桥梁不会因受力过大而坍塌。

感悟新知(3)悬索桥和斜拉桥如图(c)(d)，桥上汽车的重力，先传到桥面，再由桥塔上缆索拉住桥面，使桥梁不坍塌，最后再利用在河岸上的缆索向岸边斜拉，固定桥塔。综上所述，所有支撑桥面的力的合力，与桥面重力及负载的合力平衡。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。

感悟新知3.体验拱桥的支撑作用观察思考：同学们动手做一做，找一个硬直筒圈，中间套一根橡皮筋，如图5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。

感悟新知深度理解用手轻压顶部，皮筋受到向外的推力，发生微小形变，而“拱桥”形状保持不变；当负载增加时，“拱桥”形状也不会改变；如果负载压力过大，皮筋的形变超出允许的形变范围，“拱桥”就可能发生坍塌。

感悟新知4.探究几何体的稳定性(1)操作：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6所示，利用悬挂重物对它们施加向下的力。

感悟新知(2)分析：①三角形结构的物体受力时形状保持不变；②矩形结构的物体受力时水平部分弯曲，还可能变形为平行四边形结构。(3)实验发现：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，它能承受更大的压力和拉力。(4)应用：武汉长江大桥。

感悟新知图7中的桥梁蕴含了许多物理知识。例1

感悟新知(1)三座桥中，_______(填字母)属于钢索桥。B解析：分析图片可知，B属于钢索桥。

感悟新知(2)厦漳跨海大桥主要由钢缆、桥塔、桥面组成，其中是______大桥承重的主要构件，______是支撑钢缆的主要构件。因此这座桥的______很大。钢缆解析：厦漳跨海大桥主要由钢缆、桥塔、桥面组成，其中钢缆是大桥承重的主要构件；