8.5 跨学科实践：桥 课件（内嵌视频）2025-2026学年教科版物理八年级下学期

第八章运动和力第5节跨学科实践桥创设情景，引入新课几千年前，人们为跨越小溪，将树干跨放在小溪两岸，发明了最早的桥。早期的桥梁通常由木材和石块组成，现代桥梁通常由钢、混凝土和其他高强度材料构建，形状多种多样。桥梁的结构中国拥有许多古老而具有特色的桥梁，这些桥梁不仅是交通和交流的通道，也承载着历史和文化的传承。桥梁的结构1.桥梁设计的两大关键是和

。2.桥梁可以根据

和

分类。材料结构结构形状梁桥以梁为主要承重结构的桥，是我国古代最早出现的桥型，梁桥是最常见的桥梁类型之一，适用于中小跨径的桥梁工程。拱桥以拱为主要承重结构的桥，跨越能力较大，适用于宽阔河流或深谷等跨度较大、地基较好的桥梁工程。悬索桥斜拉桥以缆索为主要承重构件的桥梁，悬索桥适用于超大跨度桥梁建设，如跨越宽阔的海峡或大河等。以斜拉索为主要承重构件的桥梁，斜拉桥适用于大跨度且有通航桥梁建设。3.桥梁由

和

组成。桥面承重结构防止桥面弯曲桥梁的整体设计原理是

。桥梁的力学分析探究实验：桥梁承重时的形变和受力【实验方案】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(桥梁承载的东辆、行人等对桥面的压力)。观察海绵块的形变程度，并记录。【实验过程】控制两个支撑物体之间的距离不变，用力按压海绵块，观察海绵上下层方格的形变程度，上层方格被挤压变窄，下层方格被拉长变宽；逐渐增大力度，观察海绵形变程度的变化。【分析论证】用较小的力度按压海绵块时，上层方格被挤压较窄，下层方格被拉拉伸较长。用较大的力度按压海绵块时，上层方格被挤压更窄，下层方格被拉拉伸更长。【实验结论】桥梁上表面受到

，下表面受到

。当负载增加时，桥梁弯曲

会随之增加，如果弯曲形变超出

，桥梁就可能发生坍塌。压力拉力形变程度桥梁允许的形变范围如果你是一名桥梁工程师，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?1.支撑结构受力情况①

是以梁为主要的承重结构的桥，结构最简单的桥。在竖直荷载作用下，结构无水平反力，只利用梁的抗弯能力来承受荷载的桥梁。梁桥②

是以拱为主要承重结构的桥，通过拱的弯曲形状将荷载转换为水平和竖向的压力，并传递到如图所示的桥台和支撑结构上的桥梁。拱桥③

是通过将荷载从桥面传递到主缆，再由主缆传递到桥塔和锚锭的体系。悬索桥④

是通过斜拉索将桥面荷载传递到桥塔上，由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种桥跨结构。斜拉桥2.所有

的合力与

的合力平衡。3.根据

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

。支撑桥面的力桥面及负载二力平衡支撑力支撑结构产生一个向上的合力，与桥面及负载的合力平衡体验拱桥的支撑作用找一个硬直筒圈，中间套一根橡皮筋，如图所示，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？手在施加压力的同时，橡皮筋逐渐被拉伸，拱桥的弧度逐渐变大。拱形能把压力向下传递给相邻的部分在两端产生外推力和下压力，而且弧度越大，它的外推力越大，下压力越小，承重能力也就越强。如何在桥梁负载增加时保持桥梁结构稳定、不易弯曲，这也是设计桥梁应考虑的问题。哪种几何元素构成的物体稳定性好呢?探究实验：几何体的稳定性【实验方案】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。利用悬挂重物对以上结构施加向下的力。比较三角形、矩形结构的稳定性有什么不同？【实验过程】利用悬挂重物对以上结构施加向下的力。实验中发现，三角形结构的物体受力时形状保持不变；矩形结构的物体受力时水平部分弯曲。【实验结论】利实验发现，三角形具有很好的结构稳定性。它是现代桥梁的基本结构元素，它有相对较轻的自重，且能承受更大的压力和拉力。设计并制作一座自己的桥【活动目标】设计并制作一座可承载重物的纸桥，至少能跨越25cm的峡谷，宽度大于10cm，最小承重为0.2N。【设计说明】一张纸的表面大，支撑力弱；纸被折叠后，形成多个像小山一样的支撑点，物体的重量就被均匀分散到各个支撑点上，三角形具有稳定性，纸桥就能支撑住物体的重量。制作时可采用两张A4纸，一张折成波浪形垫底、一张做桥面。既能承重，又能使桥面平整。【方案实施】1.准备材料：A4纸、双面胶、剪刀、刻度尺、铅笔、砝码和硬币等。2.绘制设计图：根据生活经验和网上查阅资料绘制一座自己的桥的设计图。3.制作步骤：①将一张A4纸对折成扇子的形状，如图所示，将纸连续进行对折，摊开纸后，观察到纸上有多处折痕；②将一张A4纸用剪刀剪出一条宽2cm的长条；并分成两半，用胶水粘成圆环形，做承重桥墩。③将折好的波浪形A4纸垫底、另一张A4纸做桥面和桥墩组装起来，简易的纸桥便制作而成。【测试要求】1.在桥上放置重物，且放上后需至少保持5s，纸桥不塌落，记下纸桥承重；2.同学们可分组进行，每组可尝试3次，取最高成绩。组名承重12……【交流讨论】通过进一步实验可以发现，A4纸张的形状改变后，相同一张纸的承受力度也会发生改变。其中A4纸折叠的楞的多少，以及张开的角度等都会影响纸桥的承重能力。同时如果将桥墩折成波浪形，则桥梁的稳定性也会大大增加。中国正从桥梁大国迈向桥梁强国!一座座雄伟壮丽的现伏化桥梁正在把跨越大江、大河、高山、峡谷的千年梦想变成现实。纵观祖国大地百万座大桥，从赵州桥到港珠澳大桥，连接时代明的宏伟大桥正在贯通华夏大地!观看视频：中国是世界桥梁建设第一大国课堂练习1.下列是常见桥梁的示意图，其中属于悬索桥的是_______，属于斜拉桥的是________，②中桥拱的作用是防止_______弯曲。③④桥面2.兰州中山桥是黄河上游修建最早和唯一保存至今的近现代钢架桥梁，属于全国重点保护文物，为了提升这座已通行百年的桥抵御自然灾害的能力，将其整体抬高了1.2m。做桥梁的钢架属于()A.非金属材料B.有机合成材料C.复合材料D.