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（浙教版）八年级
上
5.2 桥梁的结构与制作
第5章
建筑结构与工程
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
分层作业
学习目标
科学观念：了解桥梁的结构特征；了解桥梁承受荷载的主要因素；了解桥梁设计和制作的一般步骤；
科学思维：理解桥梁的形状和结构与其功能是相适应的；
探究实践：通过观察、比较、分析，提高观察、比较、描述和评价能力；通过实践探究活动提升动手能力和创新思维能力；
态度责任：感受和欣赏桥梁的形状结构之美；体会科学技术对社会进步的作用；树立合作交流的精神和意识。
新知导入
连通香港、珠海、澳门的港珠澳大桥，是至今为止世界上最长的跨海大桥，极大地缩短了三地之间的距离。
那么，桥梁有什么特征？为什么桥梁不仅能够支撑起自身的重，而且还能够承载来来往往的车辆？
探究新知
一、桥梁的结构
1、桥梁的组成部分及作用：
主梁：直接承受自身重量以及车辆等的重量；
桥墩：承受主梁向下的力并将力传到基座；
桥台：指桥的两端起支撑作用的部分。
探究新知
2、桥梁的类型：
按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。
梁式桥
拱桥
悬索桥
斜拉桥
探究新知
（1）梁式桥：
①梁式桥：指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。在结构简单的桥梁中，工程师直接把主梁的两端架在桥台上。
②桁架：由许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形 的结构，这种架构称为“桁架”。
③桁架桥：用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，实际上是一种加固了的梁式桥。
探究新知
（2）拱桥：
①拱桥：用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。
② 代表桥梁：
赵州桥，是我国古代石拱桥的杰出代表，建于595～605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度37.37m。桥梁的两端各设置两个小拱（敞肩拱），减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。
拱宸桥：始建于明朝，位于京杭大运河上，也属于拱桥，是我国古代常见的桥梁类型。
探究新知
（3）悬索桥：
①结构：
通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸（或桥两端），从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。
②代表桥梁：
四渡河大桥：2016 年建成通车的、主跨达900m，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。
视频：悬索桥受力特点
探究新知
（4）斜拉桥：
①结构：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。
②代表桥梁：
北盘江大桥：2016 年建成通车、 主跨达720m，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。
视频：斜拉桥受力特点
你在上学途中需要经过桥梁吗？如有，这些桥梁的形状是怎么样的？你能把其中一座桥梁的大致形状画出来吗？
实践活动
参考：
探究新知
二、桥梁的受力
1、荷载：
桥梁本身的重量以及它承载的车辆、行人等的重量统称为荷载。
2、平衡：
桥梁在荷载的作用下不会倒塌，是因为存在一个向上的力来平衡荷载产生的作用。
3、梁式桥的受力：
在荷载的作用下,桥的主梁受到
向下的作用力发生形变而向下弯曲,
主梁就产生向上的弹力,支撑着梁上
的物体。
探究新知
4、拱桥的受力：
（1）荷载作用：拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。
（2）力的传递：桥的拱部把受到的荷载重力传递至拱形结构的两端。
（3）基座受力情况：基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。
（4）基座对拱形结构的反作用力：两侧基座会给拱形结构施加竖直向上的支持力和水平方向的力。
探究新知
5、悬索桥的受力：
悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构,并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。
桥面主梁通过吊杆吊在缆索上,在竖直方向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受拉力,支撑着桥的主梁。
探究新知
6、斜拉桥的受力：
斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上,另一端拉着桥的主梁。荷载通过缆索传至索塔,再通过索塔传至桥的基座。
与悬索桥相比,斜拉桥在荷载作用下的结构形变小,且其抵抗风的能力比悬索桥强。
思考讨论
斜拉桥的索塔一般建造得很高，索塔建得高有什么好处？索塔是不是建得越高越好？
索塔建得高的好处：
力的分散:缆索角度变大,能更好地分散主梁受力。
力臂变长:根据杠杆原理，力臂长,缆索拉力小,省拉力。
并非越高越好：
成本高:建设材料、施工难度和费用增加。
不稳定:遇大风、地震等,结构易摇晃、损坏。
科学阅读
建 筑 艺 术
桥梁是人类文明的产物，它作为科学、技术和艺术凝结成的建筑构造，体现出实用价值和审美价值。
因此，一座桥梁不仅体现了技术方面的巧妙和精湛，也体现着桥梁与自然、桥梁结构与受力平衡的美。
工程师们以确定具有比例的简单几何形状（如圆形、方形、三角形等）作为基准，来控制建筑整体，特别是外形轮廓及各局部的设计构图，使其形成一定的有几何形状的结构，从而获得和谐美。
探究新知
三、桥梁的设计与制作
1、设计和制作结构的目的：
为了完成某种任务或满足特定的需要。如桥梁的作用就是帮助人们跨越障碍物,使人们可以通过桥梁越过河流等。
2、结构设计考虑的因素：
桥梁设计的基本原则是安全、
耐久、适用、环保、经济、美观
等众多因素。
探究新知
3、结构设计的流程：
工程实践
工程实践:桥梁模型的制作与探究
【目标】
依据条件设计和制作高承重、有创意的桥梁模型,对桥梁模型进行测试,并开展相关实验探究。
【器材】
工程实践
【过程】
1、确定标准。依据选用的材料对桥梁的长度、宽度等基本参数设定标准，并填写补充到表5.2-1中。
2、设计方案。依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制出设计图。
探究新知
3、制作桥梁。
（1）学习技术。
①基本结构。直杆A为各接口间的连接杆，如图5.2-15甲。将2根 直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边，如5.2-15乙。将斜杆B作为等腰直角三角形的斜边，如5.2-15丙。盖板作为桥梁中间的路面连接，如5.2-15丁。
②斜拉加强杆。
正四边形是一个很不稳定的形状，在正四边形里加入斜拉加强杆后，结构就会变得异常牢固，如图5.2-16。
（2）按照设计图纸组装、制作桥梁模型，如图5.2-17所示。
探究新知
4、测试评价。
依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重力等参数进行测量、评价，设计记录表格，将结果记录于表中。
5、实验探究。
桥梁模型的承重力与哪些因素有关？请设计实验方案并进行实验， 撰写实验报告。
课堂练习
1、下列选项中，属于桥梁的附属设施的是（ ）
A. 支座 B. 栏杆
C. 桥墩 D. 桥台
B
课堂练习
2、桥梁设计的基本原则是( )
A. 经济、安全、耐久、适用、环保、美观
B. 安全、经济、环保、耐久、适用、美观
C . 安全、耐久、适用、环保、经济、美观
D . 经济、安全、环保、适用、美观、耐久
C
课堂练习
3、下列说法属于梁式桥特点的是( )
在竖向荷载作用下无水平反力
B. 承重结构以受压为主
C. 施工比较困难
D. 在车辆动荷载作用下有较大的变形
A
课堂练习
4、关于悬索桥，下列说法错误的是( )
A．相比其它桥型,可以用较少材料跨越更长距离
B．通常悬索桥可以建造得比较高,方便船只在下面通过
C．可采用转体施工法施工
D．悬索桥坚固性不强,在大风情况下需暂停运营
C
课堂练习
5、假如你要设计一座跨越河流的桥梁，你会考虑哪些因素？
荷载、 材料、 地质地形、 环境因素、 施工技术、 成本预算、维护与耐久性、美学设计，等。
课堂总结
5.2 桥梁的结构与制作
1、桥梁：连接两岸，供行人、车辆等通行的架空建筑物；
桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。
①主梁：承重；② 桥墩：将主梁的力传递到基座；③桥台：支撑
2、按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。
①梁式桥：梁或桁架梁为主要承重结构；
②拱桥：拱圈或拱肋为桥身主要承重结构；如赵州桥、拱宸桥；
③悬索桥：从固定于两端的缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁；如，四渡河大桥为全球最长的悬索桥；
④斜拉桥：主梁由多根拉索直接拉在桥塔上；如北盘江大桥为全球最高的斜拉桥。
3、桥梁受力：
梁式桥受力：主梁受到向下荷载而产生向上弹力；
拱桥受力：竖直方向荷载对桥台的压力，拱部传递使基座受到竖直方向和水平方向的力，基座对拱圈产生竖直向上的支持力和水平方向的力；
悬索桥受力：桥面主梁受竖直方向的荷载作用通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着
桥的主梁；
斜拉桥受力：荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座。
4、桥梁的设计与制作：安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
分层作业
1、复习本课时主要内容；
2、完成学案中的“课后练习”；
3、预习“搭建一座简易人行浮桥”相关内容。
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浙教版八上§5.2桥梁的结构与制作学案
姓名
[学习目标]
1、了解桥梁的结构特征；
2、了解桥梁承受荷载的主要因素；
3、了解桥梁设计和制作的一般步骤；
4、理解桥梁的形状和结构与其功能是相适应的。
一、知识点梳理：
阅读教材P200-207相关内容，完成下列各题：
1、常见的桥梁一般由 、 、 等组成。 直接承受自身重量以及车辆等的
重量，桥墩承受 向下的力并将力传到 ，桥台指桥的 的部分。
2、按照结构和受力特点，桥梁可分为 桥、 桥、 桥、 桥等。
（1）梁式桥：采用 作为主要承重结构；
（2）拱桥：用 作为桥身主要承重结构；如 是我国古代石拱桥的杰出代表；
（3）悬索桥：通过 ，并将缆索锚固于（或桥两端），从缆索上垂下 ，吊住桥面主梁。如 大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥；
（4）斜拉桥：将主梁用许多根 直接拉在 上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和 组成。如，跨越云、贵两省交界的大峡谷的 大桥为全球最高的斜拉桥。
3、桥梁的荷载：
把桥梁本身的重量以及它承载的车辆、行人等的重量统称为 。
（1）梁式桥的受力：在 的作用下，桥的主梁受到 的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生 的弹力，支撑着梁上的物体；
（2）拱桥的受力：拱桥在 荷载作用下，对整座桥产生了一个指向 的挤压的力，把桥的 紧紧地挤压在一起。桥的拱部把受到的荷载重力传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到 的压力，也受到 方向的力。从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即竖直向上的支持力和水平方向的力。
（3）悬索桥的受力：桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在 方向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受 ，支撑着桥的主梁。
（4）斜拉桥的受力：荷载通过 传至 ，再通过 传至桥的 。这种桥的结构形变 ，且其抵抗 的能力强。
4、桥梁的设计与制作一般步骤：明确内容、制订设计方案、 、优化和完善；设计桥梁时，要考虑要考虑结构的 、 、 、 、成本等多种因素。
二、课后练习：
1、 下列不属于常见的桥梁的组成部分的是（ ）
A. 主梁 B. 桥墩 C. 河床 D. 桥台
2、拱桥是我国古代桥梁中最重要的类型,下列不属于拱桥的是( )
A. 苏州宝带桥 B. 泉州洛阳桥 C. 河北赵州桥 D. 北京卢沟桥
3、下列说法属于梁式桥特点的是( )
A. 在竖向荷载作用下无水平反力 B. 承重结构以受压为主
C. 施工比较困难 D. 在车辆动荷载作用下有较大的变形
4、以下桥梁不属于悬索桥的是（ ）
A. 青马大桥 B. 霍加大桥 C. 费雷泽诺桥 D.三多桥
5、下列桥梁结构中，不属于斜拉桥组成部分的是（ ）
A. 索塔 B. 主缆 C. 主梁 D. 斜拉索
6、下列选项中，属于桥梁的附属设施的是（ ）
A. 支座 B. 栏杆 C. 桥墩 D. 桥台
7、在设计一座桥梁时，以下因素中最应该被考虑的是（ ）
A. 桥梁的美观性 B. 桥梁的建设成本 C. 桥梁的结构安全性 D. 桥梁的建设周期
8、拱桥的主要受力部位是( )
A. 拱上结构 B. 拱肋 C. 拱脚 D. 主拱圈和拱肋
9、关于悬索桥，下列说法错误的是( )
A．相比其它桥型,可以用较少材料跨越更长距离
B．通常悬索桥可以建造得比较高,方便船只在下面通过
C．可采用转体施工法施工
D．悬索桥坚固性不强，在大风情况下需暂停运营
10、下列关于悬索桥的主缆索说法不正确的是( )
A. 现代悬索桥的主缆索需做防腐处理 B. 平行钢丝束钢缆弹性模量低
C. 主缆索承担部分横向风载 D. 主缆索是悬索桥的主要承重构件
11、在进行桥梁设计时，需要考虑的因素有（ ）
A. 桥梁的跨度、承载能力、桥墩的数量和位置、桥面的材料等
B. 桥梁的外观、桥墩的数量和位置、桥面的材料等
C. 桥梁的跨度、桥面的坡度、桥墩的数量和位置等
D. 桥梁的承载能力、桥面的材料、桥墩的数量和位置等
12、桥梁设计的基本原则是( )
A. 经济、安全、耐久、适用、环保、美观
B. 安全、经济、环保、耐久、适用、美观
C . 安全、耐久、适用、环保、经济、美观
D . 经济、安全、环保、适用、美观、耐久
13、假如你要设计一座跨越河流的桥梁，你会考虑哪些因素？
参考答案：
一、知识点梳理：
1、主梁 桥墩 桥台 主梁 基座 两端起支撑作用
2、梁式桥 拱桥 悬索桥 斜拉桥
（1）梁或桁架梁 （2）拱圈或拱肋 河北的赵州桥
（3）索塔悬挂缆索 两岸 吊杆 湖北的四渡河
（4） 拉索 桥塔 主梁 北盘江
3、荷载
（1）荷载 向下 向上 （2）竖直方向 桥台 拱部 竖直向下 水平
（3）竖直 拉力 主梁 （4）缆索 索塔 索塔 基座 小 风
4、制作模型或原型 安全性 强度 稳定性 适用性
二、课后练习：
1、C 2、B 3、A 4、D 5、B 6、B 7、C 8、D
9、C 10、B 11、A 12、C
13、荷载、 材料、 地质地形、 环境因素、 施工技术、 成本预算、维护与耐久性、美学设计，等。
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浙教版八上科学§5.2桥梁的结构与制作教学设计
课题 5.2 桥梁的结构与制作 单元 五 学科 科学 年级 八上
教材分析 本节内容为浙教版八上第5章第2节《桥梁的结构与制作》，通过本节的学习，学生将领略人类的智慧和创造力，以及其带来的美的享受。本节涉及三个方面内容：桥梁的结构、桥梁的受力、桥梁的设计与制作。教材展示不同类型的桥梁，如梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等，引发学生对桥梁结构的好奇，进而引导学生观察、分析不同桥梁的结构特点，探究结构与功能之间的关系。教材内容紧密联系生活实际，注重学生的亲身体验和实践操作，符合初中生的认知特点和科学探究需求。本节内容拟用1课时完成教学。
学习目标 科学观念：了解桥梁的结构特征；了解桥梁承受荷载的主要因素；了解桥梁设计和制作的一般步骤；科学思维：理解桥梁的形状和结构与其功能是相适应的；探究实践：通过观察、比较、分析，提高观察、比较、描述和评价能力；通过实践探究活动提升动手能力和创新思维能力；态度责任：感受和欣赏桥梁的形状结构之美；体会科学技术对社会进步的作用；树立合作交流的精神和意识。
重点 作用在拱桥、悬索桥和斜拉桥上的力所产生的效果
难点 作用在拱桥、悬索桥和斜拉桥上的力所产生的效果
教学环节 教师活动 设计意图
导入新课 连通香港、珠海、澳门的港珠澳大桥，是至今为止世界上最长的跨海大桥，极大地缩短了三地之间的距离。 那么，桥梁有什么特征？为什么桥梁不仅能够支撑起自身的重，而且还能够承载来来往往的车辆？ 导入新课
讲授新课 一、桥梁的结构 1、桥梁的组成部分及作用： 主梁：直接承受自身重量以及车辆等的重量； 桥墩：承受主梁向下的力并将力传到基座； 桥台：指桥的两端起支撑作用的部分。2、桥梁的类型： 按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。（1）梁式桥： ①梁式桥：指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。在结构简单的桥梁中，工程师直接把主梁的两端架在桥台上。 ②桁架：由许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形 的结构，这种架构称为“桁架”。 ③桁架桥：用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，实际上是一种加固了的梁式桥。（2）拱桥： ①拱桥：用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 ② 代表桥梁： 赵州桥，是我国古代石拱桥的杰出代表，建于595～605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度37.37m。桥梁的两端各设置两个小拱（敞肩拱），减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。 拱宸桥：始建于明朝，位于京杭大运河上，也属于拱桥，是我国古代常见的桥梁类型。 （3）悬索桥： ①结构： 通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸（或桥两端），从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。 ②代表桥梁： 四渡河大桥：2016 年建成通车的、主跨达900m，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。 （附视频）（4）斜拉桥： ①结构：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 ②代表桥梁： 北盘江大桥：2016 年建成通车、 主跨达720m，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。 （附视频）实践活动： 你在上学途中需要经过桥梁吗？如有，这些桥梁的形状是怎么样的？你能把其中一座桥梁的大致形状画出来吗？ 参考：二、桥梁的受力 1、荷载： 桥梁本身的重量以及它承载的车辆、行人等的重量统称为荷载。 2、平衡： 桥梁在荷载的作用下不会倒塌，是因为存在一个向上的力来平衡荷载产生的作用。 3、梁式桥的受力： 在荷载的作用下,桥的主梁受到向下的作用力发生形变而向下弯曲,主梁就产生向上的弹力,支撑着梁上的物体。 4、拱桥的受力： （1）荷载作用：拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。 （2）力的传递：桥的拱部把受到的荷载重力传递至拱形结构的两端。 （3）基座受力情况：基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。 （4）基座对拱形结构的反作用力：两侧基座会给拱形结构施加竖直向上的支持力和水平方向的力。5、悬索桥的受力： 悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构,并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。 桥面主梁通过吊杆吊在缆索上,在竖直方向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受拉力,支撑着桥的主梁。 6、斜拉桥的受力： 斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上,另一端拉着桥的主梁。荷载通过缆索传至索塔,再通过索塔传至桥的基座。 与悬索桥相比,斜拉桥在荷载作用下的结构形变小,且其抵抗风的能力比悬索桥强。 讨论交流：斜拉桥的索塔一般建造得很高，索塔建得高有什么好处？索塔是不是建得越高越好？参考：索塔建得高的好处： 力的分散:缆索角度变大,能更好地分散主梁受力。 力臂变长:根据杠杆原理，力臂长,缆索拉力小,省拉力。 并非越高越好： 成本高:建设材料、施工难度和费用增加。 不稳定:遇大风、地震等,结构易摇晃、损坏。 科学阅读：建筑艺术 了解桥的组成名称与作用了解桥的类型按不同类型一一介绍了解各种类型的主要特点并知道相应的代表性桥梁联系生活实际桥梁的受力情况分析了解不同桥型的受力特点注意区分悬索桥和斜拉桥及其受力特点科学思维：任何事物都是一分为二，有利同时也有弊存在
课堂练习 1、 下列选项中，属于桥梁的附属设施的是（ B ） A. 支座 B. 栏杆 C. 桥墩 D. 桥台2、桥梁设计的基本原则是( C ) A. 经济、安全、耐久、适用、环保、美观B. 安全、经济、环保、耐久、适用、美观C . 安全、耐久、适用、环保、经济、美观D . 经济、安全、环保、适用、美观、耐久 3、下列说法属于梁式桥特点的是( A ) A. 在竖向荷载作用下无水平反力 B. 承重结构以受压为主C. 施工比较困难 D. 在车辆动荷载作用下有较大的变形4、关于悬索桥，下列说法错误的是( C )A．相比其它桥型,可以用较少材料跨越更长距离B．通常悬索桥可以建造得比较高,方便船只在下面通过C．可采用转体施工法施工D．悬索桥坚固性不强,在大风情况下需暂停运营5、假如你要设计一座跨越河流的桥梁，你会考虑哪些因素？参考：荷载、 材料、 地质地形、 环境因素、 施工技术、 成本预算、维护与耐久性、美学设计，等。 及时训练，有利于巩固刚刚学习的新知识。同时还有发现学生理解所学知识中存在的问题，便于及时纠正、修补。
板书设计 帮助学生掌握重点，更加容易的学习。
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