苏科版（2024）物理八年级下册 第八章 力与运动 跨学科实践 桥梁调查与模型制作 （课件）

力与运动跨学科实践 桥梁调查与模型制作左右物体运动的规律1.通过查阅资料，了解我国的桥梁发展史，知道我国的著名桥梁和桥梁专家以及他们的感人故事。2.通过实地调查和查阅资料，知道桥梁有不同的支撑方式并能分析出设计不同支撑方式的原因。3.能够根据桥梁建设中需要考虑的主要因素，设计并制作桥梁模型。4.能够从设计合理性、制作精美性、牢固性和创新性等方面，对制作的模型进行评价。 桥梁，横跨奔腾江海或涓涓细流，反映了科技与社会的发展水平；与青山绿水相映，与风土人情相融，散发出自然之美与人文之韵融汇的气息。任务与要求 1. 调查我国古今桥梁。 查阅资料，探寻我国桥梁的发展历史，了解为我国桥梁事业作出杰出贡献的桥梁专家和他们的感人故事，了解我国古今的著名桥梁，如赵州桥、钱塘江大桥、南京长江大桥、港珠澳大桥等。 实地调查你家附近的桥梁，试着从造型、结构、材料、通行功能以及当地文化与时代背景等角度分析桥梁的设计。 图 8-21 所示是比较有代表性的几种桥梁。这些桥梁的主桥面大致水平，但它们的支撑方式不同。想一想：为什么这些桥梁需要采用不同的支撑方式?中国桥梁的发展历史悠久，从古代的赵州桥到现代的港珠澳大桥，每一座桥梁都见证了中国桥梁技术的进步和创新。以下是一些中国桥梁发展历史的重要里程碑和为桥梁事业作出杰出贡献的桥梁专家的故事。(1)中国桥梁发展历史①赵州桥(安济桥)：位于河北省石家庄市赵县，建于隋朝大业年间，由匠师李春建造，距今已有1400多年历史。赵州桥是世界上现存年代久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。②钱塘江大桥：位于浙江省杭州市，由中国桥梁专家茅以升主持设计，是中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。始建于1934年，1937年建成通车，后因抗战需要被炸毁，1948年修复:③南京长江大桥：铁路、公路两用的特大桥，铁路桥全长6772米，公路桥全长4589米，桥下可通行万吨轮船。它是继武汉长江大桥、重庆白沙陀长江大桥之后第三座跨越长江的大桥。④港珠澳大桥：全长55千米，其中海底隧道6.7 千米，连接香港、珠海、澳门三地，是珠江口第一座跨海大桥，也是当时世界上最长的跨海大桥。于2018年10月24日通车。(2)杰出桥梁专家和感人故事①李春：隋朝时期的匠师，设计并建造了赵州桥，其独特的敞肩拱结构在建桥史上是个创举，展现了中国古代科学技术的巨大成就。②茅以升：中国著名桥梁专家，主持修建了中国人自己设计并建造的第一座现代化大型桥梁——钱塘江大桥。在抗日战争期间，为了阻止日军南下，茅以升不得不亲手炸毁自己倾注心血的钱塘江大桥，并发誓“不复原桥不丈夫”。茅以升在建设钱塘江大桥时期，把钱塘江大桥建设工地作为践行自己工程教育思想主张的场地，在钱塘江大桥上建起了一座工程教育的知识之桥，培养了一批新中国杰出桥梁工程师。这些桥梁和桥梁专家的故事，不仅体现了中国桥梁技术的发展历程，也展现了中国人民的智慧和勇气，以及对国家和民族的深厚情感。实地调查桥梁是一项有趣且富有教育意义的活动，它可以帮助我们了解桥梁工程的复杂性和设计背后的考量。以下是从不同角度分析桥梁设计的一些基本步骤和要点：(1)造型①观察桥梁的整体外观，包括桥塔、桥拱、桥面等。②考虑桥梁的设计是否与周围环境协调，是否具有视觉吸引力。③分析桥梁的设计是否体现了某种艺术风格或文化特征。(2)结构①确定桥梁的类型，如悬索桥、梁桥、拱桥等。②观察桥梁的主要承重结构，如桥墩、桥台、主梁等。③分析桥梁的结构是否适应了地形和水文条件。(3)材料①识别桥梁使用的主要材料，如混凝土、钢材、石材等。②考虑材料的选择是否考虑到了耐久性、成本和维护等因素。③分析材料的使用是否反映了当时的技术发展水平。(4)通行功能①观察桥梁的通行能力，包括车道数量、人行道、自行车道等。②考虑桥梁是否适应了当前的交通需求，以及未来的扩展可能性。③分析桥梁的设计是否考虑了行人和非机动车的通行安全。(5)当地文化与时代背景①研究桥梁的历史背景，了解其建造时期和目的。②分析桥梁是否体现了当地的文化特色或历史意义。③考虑桥梁的设计是否受到了当时社会、经济和政治因素的影响。(6)技术创新①识别桥梁设计和建造中使用的任何创新技术。②分析这些技术是否提高了桥梁的性能或降低了成本。 2. 设计与模型制作。 如果你是一名桥梁专家，在主持设计和建造桥梁时，可能需要综合考虑下列因素：①桥面和桥下水面的通行能力；②承重能力和耐用性；③施工难度和技术水平；④抗震性，能抵御大风和水流冲击；⑤环境保护和体现当地文化；⑥防止热胀冷缩对桥面和桥梁结构的破坏；⑦桥面铺设材料的耐高低温和防滑性能；⑧审美设计和照明；⑨ 控制成本，节省材料；等等。这些因素中，哪些是主要因素，哪些是次要因素？你认为还需要综合考虑哪些因素? 需要哪些学科的专家一起合作完成这项工程? 根据桥梁调查中获得的启发，选择一种实际场景，综合桥梁建设中需要考虑的主要因素，从图 8-22 中选择一种桥梁造型，采用小组合作的方式设计并制作桥梁模型。 画出设计图，并通过计算在图中标出相应的长度数据。 按照合适的比例，利用身边的材料进行制作，并制订对桥梁模型进行检测的各项指标，如承重能力、通行能力等。 桥梁的支撑方式取决于多种因素，包括桥梁的设计目的、地理位置、环境条件、建筑材料、经济预算以及技术能力等。以下是一些导致不同桥梁采用不同支撑方式的原因： (1)跨越能力：不同的桥梁类型有不同的跨越能力。悬索桥和斜拉桥因其结构特点，适合跨越大跨度，如河流、峡谷或宽阔的水域。拱桥和钢桁架梁式桥则适用于中等跨度。 (2)地形和地质条件：桥梁的支撑方式需要适应当地的地形和地质条件。例如，悬索桥和斜拉桥可以在深谷或松软地基上建造，而拱桥则需要坚固的地基来支撑其弧形结构。(3)材料和施工技术：不同的桥梁支撑方式对材料和施工技术有不同的要求。例如，钢桁架梁式桥需要大量的钢材和精确的制造技术，而混凝土拱桥则需要良好的混凝土浇筑和固化技术。(4)经济成本：建造成本也是一个重要因素。某些桥梁类型可能在特定条件下更为经济，比如在材料丰富或技术成熟的地区。(5)维护和耐久性：不同的桥梁支撑方式对维护的要求不同。一些桥梁可能需要更频繁的维护，而有的桥梁可能更耐久，需要的维护较少。(6)美学和设计要求：桥梁不仅是交通设施也是城市的地标。不同的桥梁支撑方式可以满足不同的美学和设计要求。(7)交通需求：桥梁的设计还需要考虑交通流量和类型。例如，某些桥梁可能需要为行人、自行车和车辆提供不同的通行方式。(8)环境影响：在某些敏感的自然环境中，桥梁的设计需要尽量减少对环境的影响，这可能会影响其支撑方式的选择。(9)历史和文化因素：在某些地区，桥梁的设计和支撑方式可能受到历史和文化传统的影响。综上所述，桥梁的支撑方式是多种因素综合考虑的结果，每种桥梁类型都有其独特的优势和局限性，适用于不同的环境和需求。 进行模拟试验，检测各项指标是否合格。例如，在桥面上加载重物，以检测承重能力等。 观察梁式桥的承重结构，你有什么启发? 小组交流，对桥梁模型提出改进方案，并以模拟试验为基础进行改进。例如，在保证承重能力不变的前提下，通过改变承重结构节约材料、对桥梁模型的外观进行美化等。交流与评价 1. 对桥梁模型的设计与研究、制作与检验、优化改进等过程进行总结，并撰写研究报告。从桥梁涉及的知识与技术、历史与人文等方面，评价调查的广泛性和深入性。 2. 通过小型报告会等形式，展示桥梁模型，进行交流分享。从设计合理性、制作精美性、牢固性和创新性等方面进行评价。谢谢观看