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(共23張PPT)
第8章　運動和力
5
跨學(xué)科實踐：橋
2
知道橋面承重時的形變和受力情況。
3
設(shè)計并制作一座自己的橋。
1
了解橋梁的結(jié)構(gòu)。
港珠澳大橋
港珠澳大橋是世界總體跨度最長、鋼結(jié)構(gòu)橋體最長、海底沉管隧道最長的跨海大橋，你知道它的設(shè)計原理嗎？
1.橋梁可以根據(jù)其形狀和結(jié)構(gòu)分類。最常見的橋梁包括___橋、___橋、_____橋和_____橋。
梁
拱
懸索
斜拉
一、橋梁的結(jié)構(gòu)
2.橋梁由_____和_________組成。橋梁的承重結(jié)構(gòu)具有不同的設(shè)計和樣式。但是橋梁總體設(shè)計原理都是一樣的——防止_________。
橋面
承重結(jié)構(gòu)
橋面彎曲
1.演示實驗：橋面承重時的形變和受力
用一塊表面畫有方格的海綿塊模擬橋面，用手按壓海綿塊來模擬負載(橋梁承載的車輛、行人等對橋面的壓力)。
(1)現(xiàn)象：海綿塊在負載作用下發(fā)生了彎曲形變，上層方格被擠壓_____，下層方格被拉伸_____。
變窄
變寬
二、橋梁的力學(xué)分析
(2)結(jié)論：橋梁上表面受到_____，下表面受到_____。當(dāng)負載增加時，橋梁彎曲_________會隨之增加，如果彎曲形變超出橋梁允許的形變范圍，橋梁就可能發(fā)生坍塌。
壓力
拉力
形變程度
2.理論探究：支撐結(jié)構(gòu)受力情況
梁橋是結(jié)構(gòu)最簡單的橋，為減小橋面彎曲形變，在橋面下加一個橋墩，即可為橋面提供一個_____的力。所有支撐橋面的力的合力，與橋面及負載的合力_____。可見，根據(jù)_____________，無論什么樣的橋梁結(jié)構(gòu)，都會產(chǎn)生一個向上的合力作為橋面的支撐力。
向上
平衡
二力平衡條件
3.探究幾何體的穩(wěn)定性
將幾根橡皮筋連接起來后，穿過吸管再首尾連接，分別搭成三角形和矩形結(jié)構(gòu)。利用懸掛重物對以上結(jié)構(gòu)施加向下的力。請比較三角形、矩形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有什么不同。
(1)實驗現(xiàn)象：三角形結(jié)構(gòu)的物體受力時形狀_________；矩形結(jié)構(gòu)的物體受力時水平部分_____；
矩形結(jié)構(gòu)的物體受力時還可能變形為___________結(jié)構(gòu)；
(2)實驗結(jié)論：三角形具有很好的__________性。
(3)_______是現(xiàn)代橋梁的基本結(jié)構(gòu)元素，它有相對較輕的自重且能承受更大的壓力和拉力。因此，在設(shè)計上常常利用三角形結(jié)構(gòu)來加固橋梁。
保持不變
彎曲
平行四邊形
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
三角形
學(xué)以致用
如圖所示，小明用相同的卡紙和木塊做梁(拱)和橋墩，設(shè)計了三座橋的結(jié)構(gòu)。
(1)對比橋②和橋③，可以用來研究______對橋的承重能力的影響。
A.寬度 B.厚度
C.跨度 D.形狀
C
(2)橋①中，當(dāng)橋面承受了墊圈時，彎曲的卡紙會產(chǎn)生______的力。
A.向下向內(nèi) B.向下向外
C.向上向外
(3)三座橋中，______的承重能力最弱。
A.橋① B.橋②
C.橋③
B
C
設(shè)計并制作一座可承載重物的紙橋，至少能跨越25 cm的峽谷，寬度大于10 cm，最小承重為0.2 N。
1.測試要求
(1)在橋中間放置重物，要求放上后至少保持5 s，紙橋不塌落，記下紙橋承重；
(2)每組可嘗試3次，取最高成績。
三、設(shè)計并制作一座自己的橋
2.交流評估
各小組介紹設(shè)計思路，展示制作的紙橋，交流存在的問題和需要改進的地方。例如，可以使用哪些新技術(shù)？設(shè)計過程中如何對設(shè)計的模型進行負載測試？
1.用紙做橋面搭一座橋時，下列觀點錯誤的是(　　)
A.設(shè)計時，要綜合考慮造橋要求、材料特性等因素
B.可以通過改變紙的厚度增加橋的承重能力
C.只要加寬橋面，就一定能讓橋的承重能力最強
D.可以通過改寬度、形狀增加橋的承重能力
C
2.創(chuàng)新實驗小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了壓力的知識后，對于紙橋能承受的最大壓力很感興趣，于是他們選用相同的紙張做成不同的紙橋進行試驗，如圖所示，在紙橋中央不斷地放上硬幣，直到紙橋塌陷，記錄此時硬幣的個數(shù)。然后，改變橋墩間距，記錄紙橋塌陷時硬幣個數(shù)，數(shù)據(jù)記錄如表：
序號 截面形狀 橋墩間距(cm) 硬幣個數(shù)
1 15 36
2 15 16
3 4 42
4 4 22
(1)實驗中探究的是紙橋能承受的最大壓力與_________和__________的關(guān)系；
(2)實驗中用____________________來反映紙橋能承受的最大壓力；
序號 截面形狀 橋墩間距(cm) 硬幣個數(shù)
1 15 36
2 15 16
3 4 42
4 4 22
截面形狀
橋墩間距
紙橋塌陷時硬幣個數(shù)
(3)分析實驗序號______和______可以得出紙橋能承受的最大壓力與橋墩間距的關(guān)系，結(jié)論是_____________________________________________
_______________________________。
序號 截面形狀 橋墩間距(cm) 硬幣個數(shù)
1 15 36
2 15 16
3 4 42
4 4 22
1(或2)
3(或4)
相同紙張做成的紙橋在截面形狀相同時，橋墩間距
越小，紙橋能承受的最大壓力越大
3.在研究“橋梁抗彎曲能力”時，小明分別將5張紙折成下表中的不同樣子，用墊圈檢測這些紙的承重能力，數(shù)據(jù)記錄如表所示。
形狀
墊圈數(shù) 130 163 78 54
(1)這個實驗主要是研究________。
A.橋面寬度對抗彎曲能力的影響
B.橋面形狀對抗彎曲能力的影響
C.橋面長度對抗彎曲能力的影響
B
解析　這個實驗主要是研究橋面形狀對抗彎曲能力的影響。
形狀
墊圈數(shù) 130 163 78 54
(2)實驗中，如果增加形狀“ ”的“橋面”厚度，那么它的承重能力____。
A.會增加　　B.會下降　　C.保持不變
A
解析　根據(jù)厚度對抗彎曲能力的影響，實驗中，如果增加形狀“ ”的“橋面”厚度，那么它的承重能力會增加。
形狀
墊圈數(shù) 130 163 78 54
(3)實驗中，如果增加短支架的距離(即“橋墩”之間的距離)，那么紙的承重能力________。
A.會增加　　B.保持不變　　C.會下降
C
解析　實驗中，如果增加短支架的距離(即“橋墩”之間的距離)，橋的跨度變大，那么紙的承重能力會下降。
形狀
墊圈數(shù) 130 163 78 54
(4)實驗表明，下列三種“橋面”形狀中，承重能力最大的是________。
A. 　　B. 　　C.
B
解析　實驗表明,選項中三種“橋面”形狀中,承重能力最大的是 ，能夠承載163個墊圈。
形狀
墊圈數(shù) 130 163 78 54
(5)實驗中，形狀“ ”的“橋面”能承受的墊圈數(shù)量大約是_____。
A.54個以下 B.54個到163個之間 C.163個以上
A
解析　實驗中，形狀為“ ”的“橋面”能承受的墊圈數(shù)應(yīng)該小于圓形承載的數(shù)量，承受的墊圈數(shù)量大約是54個以下。

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