資源簡介

(共24張PPT)
初中物理滬科版（2024）八年級全一冊教學課件
實踐
調研橋梁建筑中的力平衡
第七章 力與運動
新課導入與學習目標
01
本課新課講解
02
本課例題與練習
03
課后小結
04
目錄
CONTENT
New Lesson Introduction and Learning Objectives
PART ONE
新課導入與學習目標
學習目標
1.學會制定調研方案，通過查閱資料、實地考察等方式收集證據。
2.理解力平衡在橋梁建筑中的重要性和應用方式。
3.知道我國一些著名橋梁的歷史、人文背景及結構特點。
4.能夠從跨學科視角分析橋梁建筑中的受力及力平衡情況，撰寫調查報告。
5.通過調研活動，體會物理學在建筑中的重要作用，培養對物理學科的學習興趣。
正確教育
New Lesson Presentation
PART TWO
新課講解
新課講解
我國古代有不少載入史冊的橋梁建筑，如有四大古橋之稱的趙州橋、洛陽橋、廣濟橋和盧溝橋。近現代的橋梁建筑也碩果累累，如茅以升先生主持設計建造的我國第一座現代化大型橋梁——錢塘江大橋，還有現代舉世聞名的港珠澳大橋等。
這些宏偉壯觀的橋梁建筑中，力與平衡知識是如何應用的 下面讓我們對我國橋梁建筑進行調查研究。
新課講解
任務一：
查閱并整理資料。
1.了解我國著名橋梁的歷史、人文背景及結構特點；
2.了解我國不同地區橋梁建筑的結構特點，以及它們和力平衡的關聯。
趙州橋
洛陽橋
廣濟橋
盧溝橋
新課講解
橋梁類型
按照其力學結構，可分為：
梁式橋
拱式橋
斜拉橋
懸索橋
新課講解
洛陽橋坐落于泉州東郊的洛陽江上，始建于北宋，主要由“宋四家”之一的蔡襄主持修建，是中國現存最早的跨海梁式大石橋；在建橋技術上首創了“筏型基礎”“種蠣固基”“浮運架梁”等先進技術。
洛陽橋屬于梁式橋，即以梁作為主要承重結構，梁架在橋墩上。為使橋墩穩固，設計上首創“筏型基礎”的新型橋基，即在江底沿著橋梁中線拋擲石塊，并向兩側展開一定寬度，形成一條橫跨江底的矮石堤，作為橋墩的基址。
結構特點：筏形基礎、牡蠣固基、船型橋墩。
洛陽橋
梁式橋
公元1053年-公元1059年，歷經六年零八個月建筑完成。
新課講解
在設計建造時可能蘊含的力平衡智慧
洛陽橋建造時雖無現代明確的力平衡理論，但在設計上充分體現了對力平衡的樸素理解與應用。筏形基礎通過拋填大量石塊增大與江底泥沙接觸面積，使橋身重量均勻分布，實現橋身重力與江底支撐力平衡，穩固基礎；牡蠣固基利用牡蠣粘連石塊、橋墩成緊密整體，橋身受外力時，其粘連力可緩沖、分散外力，達力平衡以增強穩定性；船型橋墩的尖形迎水面設計能改變水流沖擊力方向與分布，將沖擊力向兩側分流，實現水流沖擊力與橋墩自身抵抗能力的平衡，確保橋梁整體穩定。
新課講解
趙州橋
趙州橋坐落在石家莊市趙縣的洨河上，始建于隋朝，距今已有 1400 余年歷史，是世界上現存年代最久遠、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋。
趙州橋屬于拱式橋，全橋只有一個大拱，凈跨 37.02 米，跨度大，弧形平；大拱由 28 道拱券組成，拱券縱向并列砌筑；大拱的兩肩上，各有兩個小拱，不但節約了石料減輕了橋身的重量，還可減輕洪水對橋身的沖擊。
結構特點：敞肩拱設計、 單孔坦弧、 縱向并列砌筑法
拱式橋
新課講解
在設計建造時可能蘊含的力平衡智慧
趙州橋建造時雖無現代力平衡理論，但古代工匠巧妙運用了相關原理。比如敞肩拱設計，橋身受荷載時，力經橋身傳至主拱券再向拱腳傳遞，敞肩小拱改變力的傳遞路徑與分布，分擔部分壓力，分散了主拱券承受的壓力，達力平衡狀態，確保橋身穩定。洪水沖擊時，小拱作泄洪通道，沖擊力也能在橋身整體作用下合理疏導、平衡，趙州橋因此歷經千年不倒，體現了工匠們的實踐智慧與對力平衡的樸素理解應用。
新課講解
北盤江大橋
北盤江大橋連接云貴兩省，主跨388 米，橫跨號稱“世界大裂縫”的花江大峽谷，橋高 565 米，是世界第一高架橋，車輛行駛其上，仿佛置身云端。
北盤江大橋屬于斜拉橋，即將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的橋梁；大橋中間沒有橋墩，靠224 根斜拉索就將整個橋面吊在了 500 多米的高空。
斜拉橋
新課講解
楊泗港長江大橋
楊泗港長江大橋坐落于武漢境內長江水道之上，截至2024年底是世界上跨度最大的雙層懸索橋，跨江 1700 米不設橋墩，體現我國現代高超的建橋水平，橋有上下兩層，具有機動車道、非機動車道、人行觀光道等，集過江交通與觀光旅游于一體。
新課講解
楊泗港長江大橋屬于懸索橋，即依靠主纜和吊索支撐橋面的橋梁；該橋的主纜采用的鋼纜，每根的直徑達到1米，能夠承受極大的拉力；橋面則采用輕量化的鋼箱梁結構，可有效地減少橋梁的自重；橋面通過吊索與主纜相連，吊索均勻分布在整個橋面，將橋面的重量分散到主纜上。
新課講解
近現代橋梁
錢塘江大橋
港珠澳大橋
新課講解
重要意義：中國自行設計、建造的首座雙層鐵路、公路兩用橋，推動經濟發展，在軍事運輸等方面發揮重要作用。
創新設計：采用雙層桁架梁結構，上層公路、下層鐵路，主橋多跨鋼桁架梁，合理利用空間且能有效分布荷載
通過力學計算確定構件尺寸與材料強度，桁架梁桿件受力時拉力與壓力相互作用達力平衡；橋基精心設計，實現橋身重力與地基支撐力平衡，確保大橋穩定。
建造背景：20世紀30年代，為改善錢塘江兩岸交通、促進經濟發展及滿足軍事需求，決定建橋。
錢塘江大橋
新課講解
重要意義：世界最長跨海大橋，縮短三地交通時間，推動大灣區經濟一體化，彰顯中國綜合國力與工程技術水平。
創新設計：世界最長、最深海底沉管隧道，由33節巨型沉管組成的跨海大橋
設計多層防護結構使內部應力均勻，實現壓力與沉管抵抗能力平衡。橋身受載時斜拉索拉力與鋼箱梁壓力相互作用，實現荷載與構件抵抗能力平衡，保證橋身穩定。
建造背景：因粵港澳大灣區經濟發展需求，為加強三地互聯互通、促進區域經濟一體化，需建跨海通道。
珠港澳大橋
新課講解
任務二：
調研你所在地區的橋梁建筑結構與特點。以你感興趣的橋梁建筑為例，分析其受力及力平衡的情況，撰寫調查報告。
具體案例展示
2.介紹該橋梁的基本信息，如名稱、建造年代、所在位置等。
1.展示圖片（多角度）
3.詳細分析該橋梁的受力情況，結合之前所學的力平衡原理，畫出受力分析圖，闡述其如何實現力平衡。
新課講解
調查報告的范例格式
新課講解
新課講解
國外的著名大橋有美國的金門大橋，英國的倫敦塔橋，丹麥的大貝爾特橋、日本的明石海峽大橋等，可以選擇一個，查閱資料，了解其歷史、人文內涵及結構特點。
金門大橋
倫敦塔橋
大貝爾特橋
明石海峽大橋
課堂練習
查閱資料，了解世界知名橋梁建筑的歷史、人文內涵以及結構特點，了解物理學在建筑中的重要作用。
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