(共15张PPT)
第3节 搭建一座简易人行浮桥
浙教版 八年级上
创设情境
学校池塘中心需要安装喷水设施，为方便施工，需要搭建一座临时简易人行浮桥。我们可以在浮箱上架梁、铺桥面来搭建浮桥，浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。
请利用身边的简易材料，用较低的成本搭建一座长6m、可供一位约70kg的人安全通行的浮桥。如何设计和搭建满足这些要求的浮桥？
探究实践
浮桥，指用船或浮箱代替桥墩，浮在水面的桥梁。
浮桥的结构形式有两种:
①传统的形式是在船或浮箱上架梁，再铺桥面。
②舟梁合一的形式，或船只首尾相连，呈纵列式，或将舟体紧密排列成带式。
浮桥结构的主体部分是"浮箱"，浮箱所能产生的浮力决定了浮桥能同时承载的人数。
探究实践
目标
1. 根据浮桥设计要求，定义工程验收标准，设计浮桥施工图纸，培养应用创新思维。
2. 通过浮桥的设计与制作过程，初步认识工程的关键是设计，工程是设计方案物化的结果。
3. 增强成本控制意识，提高浮桥的性价比；运用科学知识和计算思维，确保浮桥的安全性和稳定性；运用批判性思维，根据实际反馈，不断迭代改进浮桥。
探究实践
器材
材料 规格（每个） 单价 数量 材料 规格（每个） 单价 数量
桶装水空桶 体积：19L 15元/个 36 长扎带 长度：1.2m 1元/根 20
质量：800 g 长度：1m 高度：50cm 长度：0.8m 饮料瓶1 体积：1.5L 0.5元/个 10 短扎带 长度：25cm 0.5元/根 15
质量：40 g 长度：30cm 饮料瓶2 体积：500mL 1元/组 5 木条 长度：1.2m 2.5元/根 10
质量：20 g 长度：1m 4个/ 1组 长度：0.8m 宽胶带 宽度：5. 5cm 20元/卷 3 复合板 任意规格 3元/块 3
长度：60m 探究实践
过程
1. 明确问题。
运用阿基米德原理和力学相关知识，利用身边的简易材料，用较低 的成本搭建一座长6m、可供一位约70 kg的人安全通行的浮桥，浮桥要 具有稳定性和牢固性。
2. 设计方案。
（1）分工讨论。由于浮桥搭建工程比较复杂，全班分成6个小组，每个小组一张采购单（提供100元资金），每组负责建造1m长的浮桥。将小组的分工安排填写在表5.3-2中，项目总监组织讨论浮箱的设计。
探究实践
表 5.3-2 浮桥搭建分工安排表
分工 项目总监 采购员 绘图师 工程师( 3～4名)
职责 负责人员分配， 组织讨论，督促项目实施，辅助工程师搭建浮桥，汇报浮桥的优缺点 统计需要用到 的材料，用代 金券去老师处 采购；负责 材 料的整理及多 余材料的处理 汇总小组意见，根据计算得出的材料数量，绘制图纸 给设计提建议，按设计方案组织成员搭建浮桥。（搭建完成时，1名工程师与项目总监请老师验收浮桥）
负责人
探究实践
（2）绘制图纸。根据讨论结果，确定浮桥搭建方案，画出设计草图 （工程图纸需要标注尺寸和材料名称）。
桥面
1m
6m
复合板：用长扎带或短扎带固定
1m
6m
桶装水空桶，空隙用饮料瓶：用宽胶带固定
底面
1m
6m
1.2m木条和1m木条：
用长扎带或短扎带固定
中间层
横向排列？
纵向排列？
探究实践
3. 实施计划。
（1）选择材料。根据图纸确定材料的数量，填好材料采购单。
（2）采购材料。采购员凭采购单进行材料采购，并免费领取所需的建造工具。
（3）搭建浮桥。根据浮桥设计图进行搭建，记录建造浮桥所用的时间。
探究实践
4. 检验作品。
搭建完毕，对搭建的浮桥进行检测。检测标准如下（每条标准根据好、中、差分别记3、2、1分）：
①承重性：这段浮桥至少能承载一个人（承载质量越大，得分越高）。
②经济性：采购单上的费用不超过100元（用钱越少，得分越高）。
③稳定性：验收员能稳定站立于浮桥之上（站立时间越长，得分越
高）。
④牢固性：不散架和变形（零件掉落越少，不变形，得分越高）。
⑤工效性：搭建时间不超过20min（所用时间越短，得分越高）。
探究实践
5. 改进完善。
在检测员检测浮桥的过程中，项目总监及时地发现和记录浮桥存在 的缺陷，对存在的问题组织讨论，也可以对比其他小组的浮桥，改进作品，找到解决方案，并将讨论结果记录在表中。
浮桥存在的问题 改进方案
1
2
3
连接方式不牢固
稳定性差,空桶的排列方式可能不够稳固,容易因水流、风力或行人移动而发生倾斜、翻转或断裂
浮力不足，桶装水空桶的浮力有限，尤其是空桶的浮力较小，难以支撑较大的重量
需要用铁丝将桶装水空桶固定在一起，形成更稳固的桥体结构
在浮桥的两端设置固定点(如锚点),防止浮桥被水流冲走。在桥体两侧增加侧向支撑(如浮筒或框架),提高抗侧翻能力
使用更多桶装水空桶,并确保它们完全密封,避免进水影响浮力
探究实践
6. 发布成果。
经过对作品的修改和完善之后，展示和发布成果。
（1）设计图纸展评。设计图纸包括设计意图、设计特色、小组设计制作过程中的感悟等。
（2）浮桥改建连接。根据完善的方案进行改建，全班把各组的短浮桥连接成一座长6m的浮桥，并在浮桥上铺设木板，搭建成一座可供人行走的临时浮桥。
（3）使用最优浮桥。对本年级各班的浮桥进行评比，最好的浮桥永久保留，并在需要时供人通行。
探究实践
反思
在整个浮桥搭建工程实践过程中，你遇到了哪些困难？又是如何克服困难的？搭建浮桥的过程中有哪些收获？
谢谢
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第3节 搭建一座简易人行浮桥
【核心概念】
13.工程设计与物化
【学习内容与要求】
13.3 工程是设计方案物化的结果
④知道工程需要经历明确问题、设计方案、实施计划、检验作品、改进完善、发布成果等过程；利用工具制作实物模型，尝试应用科学原理指导制作过程，根据实际反馈结果，对模型进行有科学依据的迭代改进，最终进行展示。
【教学目标】
1.科学观念:通过对浮桥的简单设计,了解工程设计的一般要素。从浮桥的搭建过程了解工程建筑实施的基本流程。
2.科学思维:使用已学知识"浮力物体沉浮"科学原理，在一定要求和材料选择的基础上，通过计算进行浮桥的设计和搭建，改变学习方式，提高学生的创新思维及解决问题的能力。
3.探究实践:通过浮桥的设计、搭建、检测、反思、改进、展示等过程，使学生能根据科学原理和限制条件进行筛选；实施计划，利用工具和材料进行加工制作，根据实际情况进行修改迭代。
4.态度责任:通过选择"可回收垃圾"作为材料，提高环保的意识。通过浮桥的要求之一“经济”，提高成本的控制意识，培养学生的节约意识。通过小组合作形式以及对小组合作的评价，让学生积极参与活动，提高学生的合作意识，使学生善于合作，乐于分享。
【教材分析】
课程标准关于工程设计与物化的内容要求:工程技术的关键是设计，通过对简易工程产品的设计,了解工程设计的一般要素。运用科学和技术进行工程设计、解决实际问题和制造产品。通过实施简易的工程了解工程实施的基本流程。通过对工程的设计、搭建、检测的过程，对产品进行反思，根据实际情况进行修改迭代，最终进行展示。
本节内容的知识基础是:八年级上册第4章第4节<<水的浮力>>-物体浮沉的条件及应用。学生需利用浮力、重力、平衡等相关知识，结合材料的性质、结构的相关知识进行设计，设计过程中还涉及桥梁尺寸、材料用量、成本估算等。通过浮桥设计和制作，学生不仅巩固学科知识，更能获得"像工程师那样实践"的经历。值得注意的是，实践过程中要提醒学生使用工具时注意安全，以及浮桥测评过程中注意人身安全问题。
课前准备:项目团队建设
岗位 项目总监 采购员 绘图师 工程师（3~4名）
职责 负责人员分配，组织讨论，督促整个项目实施，辅助工程师搭建。汇报浮桥的优缺点。 统计需要用到的材料，用代金券去老师处采购。负责材料的整理及多余材料的处理。 汇总小组意见，根据计算的材料数量绘制图纸。 给设计提建设性意见，并按设计方案组织其他成员搭建浮桥。(搭建完成时，1名工程师与项目总监将浮桥抬出去请老师验收)
负责人
教学环节 教学活动 设计意图
创设情景 学校池塘中心需要安装喷水设施，为方便施工，需要搭建一座临时简易人行浮桥。我们可以在浮箱上架梁、铺桥面来搭建浮桥，浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。请利用身边的简易材料，用较低的成本搭建一座长6m、可供一个约70kg的人安全通行的浮桥。如何设计和搭建满足这些要求的浮桥 以真实工程需要创设情境，激发学生主动学习。
概念设计：分析浮桥要素和概念浮桥的设计 1.确定浮桥设计要素，确定浮桥的搭建要求。 承载量：这一段浮桥需能承载一位检测员(质量约70kg)。 经济性：以采购单上用“钱”的多少来衡量,做到经济节约。 稳定性：验收时，检测老师按设计者要求进行站立，并能稳定地站在上面。 牢固度：放入水中时不容易"散架"，没有"零件"掉落，要求连接牢固。 工效性：在有限的时间(20min)内完成搭建，要求设计者设计的浮桥搭建时，连接方式或矿泉水瓶排列比较简单。 2.阅读材料，利用电脑和网络了解浮桥的相关资料。 [阅读材料]浮桥，指用船或浮箱代替桥墩，浮在水面的桥梁。浮桥的结构形式有两种:①传统的形式是在船或浮箱上架梁，再铺桥面。②舟梁合一的形式，或船只首尾相连，呈纵列式，或将舟体紧密排列成带式。其结构的主体部分是"浮箱"，浮箱所能产生的浮力决定了浮桥能同时承载的人数。 展示图片： 3.选择材料，设计浮桥草图。 采购单上设置了经费、可选材料的价格、规格。学生需要考虑材料的价格、材料的数量、材料的种类等，学生经过精确的计算和小组讨论，选择合适的材料进行设计，绘图师将设计的方案画出来。 4.选择材料，经过计算，设计浮桥草图。 依据选定的材料，经过浮力的计算，确定“浮子”矿泉水瓶的多少，并用选定的材料设计浮桥草图。(标注尺寸和材料名称) 在设计采购单的时候需要精心考虑以下几个方面:1总经费的限定，尽可能地接近真实情况，现实的工程由于成本的约束，需要“精打细算”。2价格需考虑，需根据体积的大小和搭建时间权衡。通过对“钱”的合理分配，培养学生的"财商"，学会合理地利用"每一分钱"，真正地懂得节约。3连接材料的选择，如扎带的长度、透明胶带的长度。材料的选择每增加一种，学生的思考就要多一分，在进行计算的过程中，他们的"未知数"就多一个，数学的思维就要增大一个难度。跨学科概念的使用，使高阶学习带动低阶学习。 通过学生思考讨论，自主确定浮桥的设计要求，驱使学生主动学习。并且，教师可以通过五个维度对学生的作品进行评价。 教师提供解决问题的工具，学生在问题的驱动下进行主动学习，把学习的主动权交还给学生。 学生通过绘制草图，学会工程设计过程中的绘图能力。
材料采购、搭建并检测浮桥 1.采购员根据采购单领取材料，小组所有成员到指定场地，根据设计进行搭建。 2.搭建完成，小组按顺序将浮桥抬到水池，检测员(听取设计者意见，站立位置等)进行检测，其他检测员进行计时打分，并通过小程序将成绩直接上传至大屏幕。检测过程直播到教室，让其他的同学也观看整个过程。 检测员依据评价标准，对浮桥进行打分(好、中、差分别记3、2、1分)。依据检测的情况，小组讨论自己小组的浮桥还存在的问题，记录在表格中。 搭建过程培养学生学习使用工具，小组讨论共同对自己的设计进行修改迭代，解决实际遇到的问题。检测过程中，其他小组可以通过屏幕观看“现场直播”，既可以发现自己小组浮桥的问题，也可以参考别的小组的解决策略，对自己的浮桥进行反思和改进。
反思迭代，修改方案，成果展示 经过对作品的修改和完善之后，展示和发布成果。 (1)设计图纸展评。设计图纸包括设计意图、设计特色、小组设计制作过程中的感悟等。 (2)浮桥改建连接。根据完善的方案进行改建，全班把各组的短浮桥连接成一座长6m的浮桥，并在浮桥上铺设木板，搭建成一座可供人行走的临时浮桥。 (3)使用最优浮桥。对本年级各班的浮桥进行评比，最好的浮桥永久保留，并在需要时供人通行。 反思: 在整个浮桥搭建工程实践过程中，你遇到了哪些困难 又是如何克服困难的 搭建浮桥的过程中有哪些收获 在修改迭代的过程中培养学生的批判性思维。通过小组内的交流分享，对自己的产品能进行修改迭代。且提高学生的合作意识，使学生善于合作，乐于分享。
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第3节 搭建一座简易人行浮桥
核心概念聚焦
1.工程设计一般会经历的过程是（ ）
A.问题→设计→制作→完善→测试 B.问题→设计→制作→测试→完善
C.设计→问题→完善→制作→测试 D.设计→问题→制作→完善→测试
2. 学校科学小组的同学们建造一浮桥时，首先进行了详细分工，绘制了带尺寸的草图，并
精算了材料清单以控制预算。这主要体现了工程一般过程中哪个环节的核心工作（ ）
A.明确问题 B.设计方案 C.实施计划 D.检验作品
3.在浮桥项目中，“运用阿基米德原理”主要目的是为了解决哪个关键问题（ ）
A.如何降低搭建成本 B.如何计算所需浮体大小，确保浮桥能提供足够浮力承载荷载
C.如何让桥面更美观 D.如何缩短施工时间
4.在检测标准中，以下哪种测试方法最能直观反映“稳定性”（ ）
A.测量浮桥的宽度 B.用秒表记录工程师在浮桥上能平稳站立的时间
C.称量所用材料的总重量 D.检查设计图纸是否精美
5.在“改进完善”阶段，项目总监组织大家对比其他小组的浮桥。这样做最主要的目的是
什么（ ）
A.评判哪个小组更优秀 B.借鉴他人的设计优点或避免类似缺陷，以优化产品
C.计算全班的平均得分 D.为最终评比拉票
6.“工效性”标准要求搭建时间不超过 20 分钟。以下哪项措施对提高工效性最没有直接帮
助（ ）
A.施工前所有成员熟读设计图纸，明确各自任务 B.选择最昂贵但性能最好的材料
C.在图纸上清晰标注每个部件的安装顺序 D.将工具和材料在施工前按使用顺序摆放好
7.检测人员在检测浮桥的承重性能时，浮箱的一侧明显倾斜，导致人员无法站稳。这最可
能是哪个方面出了问题（ ）
A.经济性控制太好，花钱太少 B.设计图纸画得不够漂亮
C.浮箱的整体浮力不够 D.浮力分布不均匀或重心偏移
8.某小组发现他们的浮桥在静水中很稳，但稍有水波就剧烈晃动。在“改进完善”时，他
们应重点从哪个维度去分析问题和寻找方案？（ ）
A.经济性：如何更省钱 B.工效性：如何搭更快
C.稳定性：如何增强抗波浪干扰的能力 D.美观性：如何更好看
9.如果浮桥的“浮箱”采用密闭空塑料桶，其浮力大小主要取决于什么？( )
A.塑料桶的颜色 B.塑料桶自身的重量
C.塑料桶在水中排开水的体积 D.塑料桶的价格经过
核心素养提升
10.小明决定和同伴共同建造一座“桥”。要求能跨越20cm的峡谷，桥面宽度大于10cm，至
少能承重200克。
（1）作为一名小小的工程师，你应该按照什么样的步骤进行“造桥”工程的实施，请完
成下面的流程图：明确一个要解决的 →在限制条件下进行 →制作一
个 → 这个模型→评估并改进 →实施建设。
（2）图为小明组第一次设计的“桥”结构图，将质量为200克的小车放置桥面上，这个
过程叫作 。结果发现，该桥并不能承载200克的小车，
因此小组需要进行 ，直到达到要求。
（3）小明发现当初在设计时，桥面的宽度刚好设计为10cm,而其实宽度还有很大的空间，
因此，小明提出了他的问题，并进行了对比实验。他的问题为 （选填字母）。
A.桥面的承重能力是否和跨度有关？ B.桥面的承重能力是否和桥面宽度有关？
C.桥面的承重能力是否和桥面长度有关？ D.桥面的承重能力是否和桥面厚度有关？
（4）上述对比实验中改变的条件为 ，不变的条件为桥面长度、 等。
（5）经过第一次改进，桥面宽度加宽后，能够承载200克的小车，由此小明得到结论：
。
11.小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35cm 宽的峡谷，桥面宽度大于
10cm，能承重200g 的车辆”。图甲是他们设计的结构图。
（1）设计中，如果小明将桥面宽度增加到20 cm,那么桥面
的承重能力( )
A.保持不变 B.比原来强 C.比原来弱 D.无法判断
（2）如图甲所示，他们在设计中采用了拱形结 构，最主要的目的是 ( )
A.使桥梁更加美观 B.增加桥梁的跨度 C.增加桥面的高度 D.增大桥面承重力
（3）小组合作设计“桥梁”时，通常经历四个环 节：①明确设计任务；②共同设计方
案；③完善 设计方案；④交流初步想法。这四个环节的顺 序依次是 ( )
A.①→②→③→④ B.①→③→②→④
C.①→④→②→③ D.①→④→③→②
（4）当桥面承受向下的压力时，力是如何传递 的 请在图
乙中用箭头线画出。
（5）小明在桥面与拱架之间设计了更多的立柱。立柱的数量会影响桥面的承重力吗？为什
么？ 。
创新素养应用
12.小明查阅资料发现河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水
中的物体等。某浮筒产品的规格是:
长×宽×高 500 mm×500 mm×400 mm
质量 7kg
空载吃水深度 25~30 mm
安全使用吃水深度 250~300 mm
承载极限吃水深度 350～400 mm
（1）现用500个这样的浮筒做成浮桥,则该浮桥在河水中最大承载质量为 Kg。(g
取10 N/kg)
（2）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中下表面受到的液体压强分别为P海和P河，则
P河 P海(填“>”“<”或“=”)。
参考答案
1.B 2.B 3.B 4.B 5.B 6.B 7.D 8.C 9.C
10.(1)问题；设计；模型；测试；这个模型；(2)测试；改进；(3)B；(4)桥面宽度；桥面厚度；(5)桥的承重能力与桥面宽度有关，桥面越宽，承重能力越好；
11.(1)B；(2)D；(3)C；(4)如图所示
(5)立柱的数量会影响桥面的承重力,因为立柱可以将桥面的压力传递到拱架上去(合理即可)
12.（1）4.65×104；（2）=
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