八年级全册（2024）第七章 力与运动实践 调研桥梁建筑中的力平衡优秀教学ppt课件

1. 进一步理解平衡条件。2. 理解二力平衡在桥梁建筑中的具体应用。
抓住学生的兴趣点，结合我国古代和现代宏伟壮观的桥梁建筑，带领学生深人挖掘其中的平衡之美，感受我国古代和现代科技发展的成就。
看一看 想一想如图为我国四大古桥之一的赵州桥：
看一看 想一想如图为我国四大古桥之一的卢沟桥：
看一看 想一想如图为我国茅以升先生主持设计建造的我国第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥：
看一看 想一想如图为我国现代举世闻名的港珠澳大桥：
这些宏伟壮观的桥梁建筑中，力与平衡知识是如何应用的？下面我们将从跨学科视角对我国桥梁建筑进行调查研究。
一、问题缘起　 问题缘起： 我国古代有不少载入史册的桥梁建筑，如有四大古桥之称的赵州桥、洛阳桥、广济桥和卢沟桥。近现代的桥梁建筑也硕果累累，如茅以升先生主持设计建造的我国第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥，还有现代举世闻名的港珠澳大桥等。这些宏伟壮观的桥梁建筑中，力与平衡知识是如何应用的。
二、活动方案　 本活动涉及与力平衡、桥梁建筑史、工程技术及建筑艺术等有关的知识。 任务一： 查阅并整理资料。了解我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点；了解我国不同地区桥梁建筑的结构特点，以及它们和力平衡的关联。
二、活动方案　 任务一： （1）了解我国著名桥梁的历史、人文背景： 赵州桥建于隋朝年间公元595年-605年，由著名匠师李春设计建造，距今已有1400多年的历史，是当今世界上现存第二早(还有一座小商桥)、保存最完整的古代单孔敞肩石拱桥。赵州桥是古代劳动人民智慧的结晶，开创了中国桥梁建造的崭新局面。
二、活动方案　 任务一： （2）我国著名桥梁的结构特点（赵州桥） 该桥是一座空腹式的圆弧形石拱桥，是中国现存最早、保存最好的巨大石拱桥。桥长50.82米，跨径37.02米，桥高7.23米，两端宽9.6米，桥的设计完全合乎科学原理，施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它"制造奇特，人不知其所以为。
二、活动方案　 任务一： （3）我国著名桥梁和力平衡的关联（赵州桥） 赵州桥的设计和建造充分考虑了力平衡的原理，通过拱形结构、材料选择、构造细节和维护措施等方面，确保了桥梁的稳定性和承重能力。这也是赵州桥能够在历经千年风雨、地震和洪水之后，依然屹立不倒的重要原因。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 设计与建造 A.单孔坦弧： 采用单孔坦弧结构，桥拱跨度大（达 37.02 米）且弧度平缓 。这种设计使桥梁受力能沿着桥拱均匀分散至桥台基础。相比于陡坡拱桥，坦弧拱上的车辆行人荷载更易水平传递，减小竖向集中压力，桥台能更好地平衡各方向力，避免因受力不均导致桥台移位或坍塌。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： B.选址：李春将桥址选在洨河粗砂之地，粗砂地基承载能力强且分布均匀。桥梁建成后，各部分荷载通过基础传递到地基，因地基均匀，能给桥梁各部分提供均衡支撑反力，维持整体力平衡，防止因局部地基沉降差异过大而使桥梁结构破坏。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 拱形结构 A.拱券并列砌筑： 赵州桥由 28 道独立拱券并列组成，每道拱券都能独立承受荷载。当某部分受力时，力会通过相邻拱券间的连接结构相互传递，使整个桥拱共同作用，各拱券间实现力平衡。比如车辆行驶在桥的一侧，这一侧拱券受力，能将部分力传递到其他拱券，避免局部受力过大。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 拱形结构 B.敞肩拱设计： 桥身两端各开两个小拱，即敞肩拱。这种设计在减轻桥身自重约 15.3% 的同时，能在洪水来临时让水流通过小拱，减少水流对桥身的冲击力。从力平衡角度，减轻自重降低了地基承受压力，洪水时小拱分流能平衡水流对桥身的侧向推力，使桥梁在竖向和水平方向受力更均衡。。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 材料选择: 石材特性：选用质地坚硬、抗压强度高的青灰色砂岩作为主要建筑材料。石材能承受巨大压力，当桥上有荷载时，石材可将压力均匀分散。同时，其良好耐久性保证材料长期性能稳定，使桥梁结构受力始终处于平衡状态，不会因材料老化、强度降低而导致受力失衡。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 材料选择: 合理搭配：在不同部位选用不同规格和形状石材。如拱券部分用规整的楔形石，利用其形状相互挤压，依靠摩擦力和挤压力平衡拱券所受压力；桥台基础用较大块石，增加基础稳定性，承受上部结构传来的各种力，并将力均匀传递到地基。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 构造细节: 腰铁连接：在各拱券的石块之间嵌入腰铁，增强拱券横向连接。当桥梁受荷载时，腰铁能阻止石块横向位移，保证各拱券协同工作，使力在拱券间更好传递与平衡，避免因石块松动导致拱券结构破坏。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 构造细节: 勾石与护拱石：勾石用于连接相邻拱券，增强整体稳定性；护拱石在桥拱外侧，保护拱券并调整桥身外观线条。它们共同作用，辅助桥身承受荷载，使桥梁整体受力更均匀平衡。
二、活动方案　 任务一： （3）赵州桥中的力平衡： 维护措施: 定期检查：建成后，历代对赵州桥进行定期检查，及时发现并处理结构潜在问题。如发现石块松动、裂缝等，及时修复加固，防止问题扩大影响力平衡，确保桥梁始终处于稳定承载状态。 修复原则：在修复过程中，遵循保持原结构和材料特性原则。采用与原结构相似材料和工艺，保证修复后结构受力方式和平衡状态不变，最大程度延续桥梁原有稳定性和承重能力。
二、活动方案　 任务二： 调研你所在地区的桥梁建筑结构与特点。以你感兴趣的桥梁建筑为例，分析其受力及力平衡的情况，撰写调查报告。
三、交流评估　 交流评估 分享调查报告，交流并评价报告中所用证据及形成结论的合理性。举办一个关于“桥梁建筑中的平衡之美”的展览。
四、拓展研究　 拓展研究 查阅资料，了解世界知名桥梁建筑的历史、人文内涵及结构特点，了解物理学在建筑中的重要作用。 1.港珠澳大桥：这是一条全长55公里，分别连接着广东珠海、澳门和香港的世界十大最长的跨海大桥之一，这条耗时近10年，耗资上千亿元打造的桥梁凭借着顶尖的建筑技术、超长的距离和空前的施工难度还有超大的建筑规模而震撼业界。
四、拓展研究　 1.中国港珠澳大桥：
四、拓展研究　 2.英国亨伯桥：亨伯桥的桥梁总长度有1410米，是一个典型的悬索桥。整个桥的桥面宽度在28米，桥面的建造很美观干净。
四、拓展研究　 3.丹麦大贝尔特桥：是一座跨海峡的大桥，全长达到了17.5公里，还有海底隧道。
四、拓展研究　 4.英国伦敦塔桥：伦敦塔桥是一个上开悬的索桥，远观是免费，但是如果想要登塔观赏的话就需要门票。这座桥是在1886年建造的，是有一定的历史了的，也是英国的标志性的建筑物。
四、拓展研究　 5.旧金山金门大桥：金门大桥的长度有2780米，是一座连接旧金山跟马林郡的跨海大桥，也是旧金山的一个标志性，有着象征性的建筑。
四、拓展研究　 6.中国南京长江大桥：南京长江大桥是公路还有铁路两用的，也是长江之上我国设计的第一座这种类型的桥梁，有着很重大的意义。此建筑是文物，也是南京的地标级建筑物。