资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第3节 搭建一座简易人行浮桥
目录
题型分组练 2
题型01 搭建一座简易人行浮桥 2
创新拓展练 3
新题速递 5
题型分组练
题型01 搭建一座简易人行浮桥
悬索桥的力学奥秘
悬索桥的设计融合了物理学中力的平衡、传递与材料科学的智慧,是人类工程史上的杰作。一、力的传递链:从压力到拉力悬索桥的核心秘密在于将垂直于桥面的压力转化为水平拉力。当车辆驶过桥面时，车辆对于桥梁的压力通过吊索传递至“主缆”-这条由数万根钢丝编织的“空中绳索”,能将桥面荷载均匀分散。主缆两端固定在“锚碇(巨型混凝土块)”上，形成闭合的传力回路。桥塔将主缆高高托起,使其自然下垂成“悬链线”曲线:它让每根钢丝承受相近的拉力,避免局部过载(若主缆被拉成直线,中部会因集中受力而断裂)。
二、力的分解与材料分工
桥塔不仅是支撑结构，更是力的“转换器”主缆的拉力的作用效果在竖直方向上体现为桥塔对地基的压力，水平方向上的力则与锚碗和地面之间的摩擦力平衡。悬链桥各部分材料选择也充满巧思:主缆与吊索使用高强度钢丝，发挥钢材抗拉优势(抗拉强度是混凝土的 100倍);桥塔则采用抗压的混凝土或钢结构,稳稳“顶住”竖直压力。这种分工类似团队协作:抗拉材料负责“拉”，抗压材料负责“撑”,各展所长。
三、柔性的智慧:以柔克刚
悬索桥并非与自然力量硬碰硬。当台风来袭时，其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏。这种原理类似随风摇曳的竹子--柔韧使其在狂风中屹立不倒。此外，桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散，减少风振影响。工程师甚至通过风洞实验优化桥体外形，确保其在极端天气下的稳定性。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是 。
(2)文中关于悬索桥抗风设计，下列正确的说法是A.桥体刚性越大越安全B.桥面重力越大越安全C.柔性设计通过变形消耗风能D.桥塔高度影响主缆拉力分布
（3）请通过以下简化模型计算出锚碇工参数:若某悬索桥(结构如文中所示)锚碇受到主缆水平方向的拉力为7.65x10'kN,锚碇与地面间最大静摩擦力f=μN(其中μ=0.5,N为地面受到的压力),且最大静摩擦力达水平拉力的2倍及以上，才能保证桥梁安全,则锚碇对地面的压力至少应为
【答案】1)它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载(2)CD(3)3.06×1010
【解答】(1)由材料可知，悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是:它让每根钢丝承受相近的拉力，避免局部过载;(2)A.当台风来袭时,其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏，故A错误;B.桥面重力过大，钢索的拉力越大，可能有断裂的危险，故B错误;C桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散,减少风振影响,故C正确;D.桥塔将主缆高高托起，使其自然下垂成“悬链线”曲线:它让每根钢丝承受相近的拉力，但高度越高，主缆的拉力的力臂越大，拉力越小，故高度影响分布情况，故D正确;故选:CD;(3)锚碇与地面间最大静摩擦力f=uN则7.65×106×103N×2=0.5×N;故N=3.06×1010N.
创新拓展练
2.(一)小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35 cm 宽的峡谷，桥 面宽度大于10 cm, 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
(二)小刚将小明的“桥梁”结构设计图(图甲) 倒过来，并做了一些改变，如图丙所示。
(6)图丙所示的桥梁主体结构，可称为( )
A.反拱形结构 B.三角形结构
C. 框架结构 D.悬索结构
(7)如果缩短两桥塔之间的距离,其他都不变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
(8)如图丙所示,吊杆在桥梁中的最主要作用是（ ）
A.使桥梁变得更美观 B.用于安装路灯 C.防止车辆冲出路面 D.将桥面压力传递到缆索
(9)小刚在设计中改变桥塔的整体高度,分别设计出下列四种桥梁。
其中,桥面承重能力最强的是（ ）
A.①号设计 B. ②号设计 C.③号设计 D.④号设计
(10)用对比实验来研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”,图丁所示的四种桥梁设计图中，最合理的选择是（ ）
A.①号设计和②)号设计 B.号设计和③号设计
C.号设计和4号设计 D.②号设计和④号设计
(三)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
(11)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)
(12)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“=”)
【答案】(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)（6）D；(7)B；(8)D；（9）C；(10)B；(11)4.65×104；(12)=
【解答】框架结构由细长的构件构成，支撑空间但不充满空间;壳体结构:壳体内空，受力合理，形态稳定;实体结构:结构本身是实心，能承受较大的外力，外形简单。温州世纪广场上标志性建筑，划圈部分建筑的结构类型包括框架结构、壳体结构。
新题速递
3．（2025浙江金华期末）天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保 存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多 年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是 ( )
A. 主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石 拱桥，是世界造桥史的一个创新
B.主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力
C.赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥
D.赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望
【答案】D
【解答】赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托 了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望，这个评价是从文化的角度来评价赵州桥的而不是技术角度 。
4.物理学在桥梁建筑技术方面有很多应用，如图甲为宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥,桥梁全长 544.5米,两个巨大的弧形拱塔,有十八层楼那么高。“桥塔为什么要造这么高 ”小华对此进行了研究:他将大桥的结构进行简化,抽象成图乙所示的模型。小华通过比较发现:适当增加桥塔的 (填“增大”或“减小”,下高度,可同)斜拉索拉力的力臂，从而斜拉索的拉力，在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔,钢索受到的拉力越 (填“大”或“小”)。
近年来,多起高架桥侧翻事故引起了人们对如图丙所示的独柱高架桥安全性的思考。独柱式高架桥分如图丁(a)单支座式和图丁(b)双支座式,从桥梁的稳定性角度考虑,建造桥梁时应选择的支撑方式为 (填“单”或“双”)支座式。当重载卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是 (填“左”或“右”)支座。如果在两个支座中间再增加一个支座如图丁(c),桥面侧翻危害的风险 (填“减小”“增大”或“不将变”)。
【答案】增大；减小；小；双；右；不变
【解答】根据图乙可知：在桥的程度一定时，桥塔 越高，斜拉索拉力的力臂越长，根据杠杆的平衡条件 可知：在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力。
小华通过比较发现：适当增加桥塔的高度，可增 大斜拉索拉力的力臂，从而减小斜拉索的拉力，在桥 面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，阻力臂越小，在 阻力和动力臂一定时，钢索受到的拉力越小。
从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择 的支撑方式为双支座式。当重载卡车在双支座式高 架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是右支座。如果 在两个支座中间再增加一个支座如图丁(c), 增大了 支撑面，但是桥面侧翻危害的风险仍不变。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
第3节 搭建一座简易人行浮桥
目录
题型分组练 2
题型01 搭建一座简易人行浮桥 2
创新拓展练 3
新题速递 5
题型分组练
题型01 搭建一座简易人行浮桥
悬索桥的力学奥秘
悬索桥的设计融合了物理学中力的平衡、传递与材料科学的智慧,是人类工程史上的杰作。一、力的传递链:从压力到拉力悬索桥的核心秘密在于将垂直于桥面的压力转化为水平拉力。当车辆驶过桥面时，车辆对于桥梁的压力通过吊索传递至“主缆”-这条由数万根钢丝编织的“空中绳索”,能将桥面荷载均匀分散。主缆两端固定在“锚碇(巨型混凝土块)”上，形成闭合的传力回路。桥塔将主缆高高托起,使其自然下垂成“悬链线”曲线:它让每根钢丝承受相近的拉力,避免局部过载(若主缆被拉成直线,中部会因集中受力而断裂)。
二、力的分解与材料分工
桥塔不仅是支撑结构，更是力的“转换器”主缆的拉力的作用效果在竖直方向上体现为桥塔对地基的压力，水平方向上的力则与锚碗和地面之间的摩擦力平衡。悬链桥各部分材料选择也充满巧思:主缆与吊索使用高强度钢丝，发挥钢材抗拉优势(抗拉强度是混凝土的 100倍);桥塔则采用抗压的混凝土或钢结构,稳稳“顶住”竖直压力。这种分工类似团队协作:抗拉材料负责“拉”，抗压材料负责“撑”,各展所长。
三、柔性的智慧:以柔克刚
悬索桥并非与自然力量硬碰硬。当台风来袭时，其柔性设计允许桥体适度摆动，通过变形消耗风能，避免因刚性抵抗导致结构损坏。这种原理类似随风摇曳的竹子--柔韧使其在狂风中屹立不倒。此外，桥面常设计波浪形护栏或导流板，将气流打散，减少风振影响。工程师甚至通过风洞实验优化桥体外形，确保其在极端天气下的稳定性。
根据上述材料,回答下列问题:
(1)悬索桥的主缆设计成“悬链线”形状的原因是 。
(2)文中关于悬索桥抗风设计，下列正确的说法是A.桥体刚性越大越安全B.桥面重力越大越安全C.柔性设计通过变形消耗风能D.桥塔高度影响主缆拉力分布
（3）请通过以下简化模型计算出锚碇工参数:若某悬索桥(结构如文中所示)锚碇受到主缆水平方向的拉力为7.65x10'kN,锚碇与地面间最大静摩擦力f=μN(其中μ=0.5,N为地面受到的压力),且最大静摩擦力达水平拉力的2倍及以上，才能保证桥梁安全,则锚碇对地面的压力至少应为
创新拓展练
2.(一)小明和同伴要共同设计建造一座“桥”。要求“桥能跨越35 cm 宽的峡谷，桥 面宽度大于10 cm, 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
(二)小刚将小明的“桥梁”结构设计图(图甲) 倒过来，并做了一些改变，如图丙所示。
(6)图丙所示的桥梁主体结构，可称为( )
A.反拱形结构 B.三角形结构
C. 框架结构 D.悬索结构
(7)如果缩短两桥塔之间的距离,其他都不变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
(8)如图丙所示,吊杆在桥梁中的最主要作用是（ ）
A.使桥梁变得更美观 B.用于安装路灯 C.防止车辆冲出路面 D.将桥面压力传递到缆索
(9)小刚在设计中改变桥塔的整体高度,分别设计出下列四种桥梁。
其中,桥面承重能力最强的是（ ）
A.①号设计 B. ②号设计 C.③号设计 D.④号设计
(10)用对比实验来研究“桥塔高度对桥面承重能力的影响”,图丁所示的四种桥梁设计图中，最合理的选择是（ ）
A.①号设计和②)号设计 B.号设计和③号设计
C.号设计和4号设计 D.②号设计和④号设计
(三)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
(11)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)
(12)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“=”)
新题速递
3．（2025浙江金华期末）天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保 存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多 年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是 ( )
A. 主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石 拱桥，是世界造桥史的一个创新
B.主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力
C.赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥
D.赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望
4.物理学在桥梁建筑技术方面有很多应用，如图甲为宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥,桥梁全长 544.5米,两个巨大的弧形拱塔,有十八层楼那么高。“桥塔为什么要造这么高 ”小华对此进行了研究:他将大桥的结构进行简化,抽象成图乙所示的模型。小华通过比较发现:适当增加桥塔的 (填“增大”或“减小”,下高度,可同)斜拉索拉力的力臂，从而斜拉索的拉力，在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔,钢索受到的拉力越 (填“大”或“小”)。
近年来,多起高架桥侧翻事故引起了人们对如图丙所示的独柱高架桥安全性的思考。独柱式高架桥分如图丁(a)单支座式和图丁(b)双支座式,从桥梁的稳定性角度考虑,建造桥梁时应选择的支撑方式为 (填“单”或“双”)支座式。当重载卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，支点是 (填“左”或“右”)支座。如果在两个支座中间再增加一个支座如图丁(c),桥面侧翻危害的风险 (填“减小”“增大”或“不将变”)。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑