资源简介

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核心素养
科学观念：认识桥梁的组成与类型，明确不同桥梁的受力特点。
科学思维：通过分析桥梁结构与受力关系，提升逻辑推理和归纳能力。
探究实践：通过一些有趣的小活动，初步感受科学就在身边，科学与生活息息相关，初步感悟合作学习和交流分享是学习科学的重要方法；
态度责任：感受桥梁工程的技术价值与艺术魅力，增强工程探究兴趣。
【课前预习】
一、桥梁的结构
1、组成部分：主梁、桥墩、桥台
2、主要类型：梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥
二、桥梁的受力
1、荷载：桥梁自重+车辆、行人等重力
2、不同桥梁受力
（1）梁式桥：主梁弯曲，产生向上弹力
（2）拱桥：拱部受挤压，基座传水平+竖直力
（3）悬索桥：缆索受拉，锚碇固定
（4）斜拉桥：拉索传力至索塔，形变小、抗风强一、桥梁设计
1、核心因素：安全性、强度、稳定性、适用性、成本等
2、一般过程：明确内容→制订方案→制作模型→优化完善
二、模型制作与探究
1、流程：确定标准→设计方案→学习技术→组装制作→测试评价
2、技术要点：直杆/斜杆拼接、斜拉加强杆加固（提升稳定性）
三、实验探究
1、承重影响因素：桥面厚度、桥梁跨度、桥梁结构
2、方法：控制变量法
3、测试：电子秤+承重容器，测至桥梁变形受损
【课中研学】
一、桥梁的结构
1、桥梁的组成部分
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结构特点：梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。
②桁架及桁架桥
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”。
桁架桥是指用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。
（2）拱桥
①结构特点：拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。
②代表桥梁
举世闻名的赵州桥，建于595—605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度约37m。赵州桥在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。
（3）悬索桥
①结构特点：悬索桥通过索塔悬挂缆索，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。索塔、缆索、吊杆为其主要构件。
②代表桥梁
主跨达900m 的湖北四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。土耳其恰纳卡莱大桥的主跨长度达2023米，其横跨达达尼尔海峡，连接起欧洲与亚洲两大洲。
（3）斜拉桥
①结构特点：斜拉桥是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
2016年建成通车的、主跨达720m的北盘江第一桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。
思考与讨论：你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。
二、桥梁的受力
1、荷载
我们把桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力统称为荷载。
既然桥梁在荷载的作用下不会倒塌，那么就一定有向上的力来平衡。
2、不同桥梁的受力
（1）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。
（2）拱桥的受力
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。桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。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。
实践活动
（1）利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。
（2）把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。
（3）在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面放上一块木板。
（4）请同学紧紧拉住绳子的两端，然后往木板上加书，看看究竟能够堆多少本书。
（5）想一想：为什么绳子的两端必须拉紧？
（3）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。
（4）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。
思考与讨论：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？索塔建得高可以减小桥对钢索的拉力，从而使用更细、更少的钢缆，节省材料、降低成本和桥梁自重。但索塔不是建得越高越好，因为索塔自身的稳定性和重量会成为主导因素，其带来的成本和安全问题会超过省力带来的好处。
科学阅读：建筑艺术
桥梁是人类文明的产物，作为科学、技术和艺术凝结成的建筑结构，它具有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。
1、结构设计考虑因素
在进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
2、结构设计的一般过程
结构设计必须遵循设计的一般过程，一般需经历以下环节：明确内容、制订设计方案、制作模型或原型、优化与完善。
工程实践：桥梁模型的制作与探究
一、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。
二、器材
三、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，并填写到表中。
2. 设计方案依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制设计图。
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。将 2 根直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边。将斜杆 B 作为等腰直角三角形的斜边。盖板作为桥梁中间的路面连接。
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。
（2）按照设计图纸组装、制作桥梁模型。
4. 测试评价依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重能力等参数进行测量、评价，设计记录表格，将结果记录于表中。
四、问题讨论
桥梁模型的承重能力与哪些因素有关？请设计实验方案并进行实验，撰写实验报告。
①桥梁模型的承重能力与桥面厚度、桥梁跨度、桥梁结构有关。
②实验设计遵循控制变量法。
③承重测试参考：将承重板通过挂钩与电子秤相连，往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至桥梁变形受损。
【课堂总结】
【课堂练习】
1．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　）
A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥
B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料
C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点
D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大
2．通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　)
A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲
B．桥墩的主要受力变形形式是受压
C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲
D．悬索的主要受力变形形式是受拉
3．桥梁是一个国家科技水平和综合国力的重要体现，小科查阅相关资料了解到下垂量(桥梁向下弯曲偏离水平位置的距离)是衡量桥梁质量的一个重要标准。小科通过分析桥梁结构作出了猜想。猜想一：钢梁的下垂量h 可能与钢梁所受的压力F 有关；
猜想二：钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱间距s 有关。
（1）图乙是小科探究“钢梁的下垂量 h 与钢梁所受的压力 F 的关系”时画出的下垂量h 与所受压力 F 关系的图像，根据图像可得出结论：　 　。
（2）小科想继续探究“钢梁的下垂量h 与两个支撑柱间距s 的关系”，请为他在框内设计一张记录实验数据的表格。
（3）观察发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥，使其能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个值得研究的猜想：　 　。
4．（2025八上·温州期中）在校科技节木桥承重比赛中，小叶设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。
温馨提示：该电子秤既可以测质量，也可以测重力。
（1）在承重测试中，往承重容器加入细沙而不是钩码作为重物的优点是　 　。
（2）已知承重板与桥梁的垂直接触面积约为20平方厘米，小叶的桥梁下方电子秤悬挂重物的最大重力为150N，不计电子秤、承重板的自重，求该桥梁所能承受的最大压强。(列式计算)
（3）请你说说有哪些方法可以增大桥梁的承重能力 　 　。(说出一条即可)
【课后练习】
1．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　)
A．方案②的结构强度比方案①高
B．方案②的结构强度比方案④高
C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变
D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉
2．如图所示的桥梁模型，通过杆件穿插、叠压而成。材料甲与材料乙的相关尺寸如图所示，分析下表，下列关于杆件的选材及摆放方案，最合理的是（σ的值越小表示强度越强）（　　）
抗压强度 σ
抗弯强度 σ
A．选择材料甲，24作为尺寸h B．选择材料甲，16作为尺寸h
C．选择材料乙，22作为尺寸h D．选择材料乙，18作为尺寸h
3．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　）
A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等
B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型
C．桥墩与地基的承载能力
D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量
4．如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　）
A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本
（4题图） （5题图）
5．如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　）
A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载
B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压
D．刚性梁受弯曲，锚碇受压
6．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使，以下关于拱形结构说法错误的是（　　）
A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力
B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固
C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥
D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重
7．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。
（1）与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是　 　
（2）斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是　 　
（3）索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素：　 . 　(写出两方面因素即可)。
8．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。
（1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是 ____ （多选，填字母）。
A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料
E．建造成本
（2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是 ____ （填字母，下同）。
A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤
（3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是 ____ 。
A．成本预算、时间分配、人员分工
B．建桥位置、使用的材料
C．投标者是否具有丰富的经验
D．桥的设计方案
（4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是 ____ 。
A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流
B．可以调研周围桥梁的结构特点
C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改
D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选
（5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是 　。
A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥
（6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。
（7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。
钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条
承重能力（垫片数） 5 1 3 0
根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是 ____ （填字母，下同）。
A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是____。
A．小组自评 B．小组间互评
C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价
（9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是___。
A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求
B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进
C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致
D．制作模型是工程设计中的重要环节
9．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题：
实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。实验目标是测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。
实验过程：
设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。
材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。
测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。
（1）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为 　 　 元。
（2）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与 　 　 （填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。
（3）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与 　 　 （填“材料重量”或“材料强度”）有关。
（4）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析。
10．如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。
（1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下：
a.将桥梁模型放置在 　 　 的桌面上。
b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。
根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为 　 　 。
（2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：　 　 。
①缩短桥梁两端伸出部分的长度； ②增大桥梁两端伸出部分的长度；
③两端增加桥墩； ④减小桥面宽度。
参考答案
课堂练习
1．【答案】D
【知识点】桥梁的组成与分类
【解析】【分析】根据对我国桥梁的建设情况、材料等知识分析判断。
【解答】 A.我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥，故A正确不合题意；
B.钢材是现代桥梁最重要的建筑材料，故B正确不合题意；
C.现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点，故C正确不合题意；
D.使桥的跨度更大的最好方法是拉锁结构，而不是拱形结构，故D错误符合题意。
故选D。
2．【答案】A
【知识点】桥梁的受力
【解析】【分析】 构件的基本受力形式有：拉力：物体所承受的拉拽力；压力：挤压物体的力；剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力；弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力；扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。
【解答】 悬索的主要受力变形形式是受拉，而不是受弯曲。悬索桥的悬索通过两端的锚碇固定，承受来自桥面的竖向荷载，将荷载传递到锚碇，主要承受拉力，以保持结构的平衡。
故选A。
3．【答案】（1）钢梁的下垂量h与所受压力F成正比
（2）
实验次数 1 2 3 4 5 6
下垂量h/cm 　 　 　 　 　 　
支撑柱间距s/cm 　 　 　 　 　 　
（3）拱形结构能将压力分散到桥墩和地基，从而减小局部受力，提高承重能力
【知识点】桥梁的受力
【解析】【分析】（1）根据图像形状分析钢梁的下垂量h与所受压力F的数量关系；
（2）根据控制变量法的要求，结合科学探究多次测量的要求设计实验记录表格；
（3）根据题目描述的现象进行科学猜想。
【解答】（1）根据图乙可知， 钢梁的下垂量 h 与钢梁所受的压力 F 的关系图像是一条通过坐标原点的斜线，那么得到：钢梁的下垂量h与所受压力F成正比 。
（2） 根据控制变量法的要求可知，探究“钢梁的下垂量h与两个支撑柱间距s的关系”，需要控制钢梁所受到的压力F大小不变，则不断地改变两个支撑柱间距s，再观察钢梁的下垂量h变化，则记录实验数据的表格如下所示：
实验次数 1 2 3 4 5 6
下垂量h/cm 　 　 　 　 　 　
支撑柱间距s/cm 　 　 　 　 　 　
（3） 我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥，使其能承受更大的压力， 那么猜想可以是：拱形结构能将压力分散到桥墩和地基，从而减小局部受力，提高承重能力。
4．【答案】（1）可以连续改变重力大小
（2）根据压力等于重力，即F=G=mg=15kg×10N/kg=150N；
压强；
（3）适当增加材料的横截面积
【知识点】压强的大小及其计算；压力的作用效果；桥梁模型的制作
【解析】【分析】（1）根据沙子可以连续改变重力大小分析；
（2）根据压力等于重力，结合压强公式分析；
（3）根据材料的横截面积影响承重能力分析。
【解答】 （1）往承重容器加入细沙而不是钩码作为重物，优点是沙子可以连续改变重力大小，便于准确确定最大承重；
（2）根据压力等于重力，即F=G=mg=15kg×10N/kg=150N；
压强；
（3）根据材料的横截面积影响承重能力，因而可以适当增加材料的横截面积。
5．【答案】（1）细沙的质量可以做微小调整，使用细沙测得的数据更精确
（2）
（3）增大承重板与桥梁的垂直接触面积（合理即可）
【知识点】压强的大小及其计算；桥梁的受力
【解析】【分析】（1）钩码的重力不能做微小调整，误差较大，细沙的总重力可以微调，可以减小误差。
（2）根据计算压强，注意单位换算。
（3）可以从压强的角度进行分析，也可以通过调整桥的结构和材料来提高抗弯能力。
【解答】（1）细沙的重力可以做微小调整，而钩码不行，使用细沙测得的数据更精确。
（3）由可知，在压力一定时，可以通过增多受力面积来减小压强，从而增大桥梁的承重能力，即增大承重板与桥梁的垂直接触面积。或如增加支撑柱或采用拱形结构分散压力；使用更高强度的材料（如更硬的木材或复合材料）；优化桥梁的几何形状以提高抗弯能力等。
课后练习
1．【答案】B
【知识点】桥梁的受力
【解析】【分析】 结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力，它与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，影响因素主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。
【解答】 根据结构的强度和稳定性的定义可以得到方案①和方案②的稳定性及强度均大于后面两个，故B正确；
方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，但由于材料是木质的，所以时间溜了也会发生弯曲形变，故C错误；
方案③④桥板的主要受力形式是受压，故D错误。
故选B。
2．【答案】A
【知识点】桥梁模型的制作；搭建人行浮桥
【解析】【分析】强度公式：抗压强度：（S为横截面积，S= b×h），在压力F一定时，横截面积S越大，抗压强度越高；抗弯强度：，在力F、跨度L一定时，bh2越大，抗弯强度越高；结合两个公式来分析。
【解答】 A、选择材料甲，24作为尺寸h，材料甲的b=16，h=24，横截面积S = 16×24；bh2=16×242；
B、选择材料甲，16作为尺寸h。此时b=24，h=16，横截面积S = 24×16；bh2=24×162。对比选项A，bh2更小，抗弯强度更低；
C、选择材料乙，22作为尺寸h。材料乙的b=18，h=22，bh2=18×222；计算可得16×242=16×576=9216，18×222=18×484 =8712，16×242＞18×222，抗弯强度不如选项A；
D、选择材料乙，18作为尺寸h。此时b=22，h=18，bh2=22×182=22×324=7128，比选项A的bh2小很多，抗弯强度低；
综合来看，选项A中bh2最大，抗弯强度高；横截面积S也较大，抗压强度也能得到保障；
故答案为：A。
3．【答案】A
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁的受力
【解析】【分析】桥梁的承重力涉及到多个方面的因素。材料的强度决定了其在受力时抵抗破坏的能力；力学结构类型影响着荷载的传递和分布方式；桥墩与地基是桥梁的基础，其承载能力关系到整个桥梁的稳定性；工艺精度和施工质量也会对桥梁的实际承载性能产生影响。
【解答】A、材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等，材料本身的强度是决定桥梁能够承受多大荷载的基础。如果材料强度不足，即使结构设计合理，桥墩与地基承载能力足够，桥梁也无法承受较大的荷载，所以材料强度对桥梁的承重力起关键作用。
B、不同的力学结构类型，如析架、拱形、悬索等，主要影响的是荷载在桥梁结构中的传递路径和分布情况。结构类型是基于材料的特性来设计的，以更好地发挥材料的强度优势，但它不是直接决定桥梁承重力的关键因素，关键还是材料能承受多大的力。
C、桥墩与地基的承载能力，它们是支撑桥梁上部结构的基础。然而，如果桥梁自身的材料强度不够，即使桥墩与地基能承受很大的力，桥梁上部结构也可能先发生破坏，所以桥墩与地基的承载能力不是决定桥梁承重力的关键因素。
D、焊接、浇筑的工艺精度、施工质量，良好的工艺精度和施工质量能保证桥梁结构的完整性和可靠性，使材料和结构更好地发挥作用。但如果材料本身强度不足，再好的施工质量也无法大幅提高桥梁的承重力，所以它不是关键因素。
故答案为：A。
4．【答案】B
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作
【解析】【分析】根据桥梁模型测试通常是通过模拟实际使用中的荷载等情况，来检验桥梁结构在受力时的承受能力，以此验证结构强度来分析。
【解答】桥梁模型测试通常是通过模拟实际使用中的荷载等情况，来检验桥梁结构在受力时的承受能力，以此验证结构强度。美观性并非模型测试的核心目的；施工速度属于施工环节的考量，与模型测试关联不大；材料成本也不是通过该模型测试来验证的。
故答案为：B。
5．【答案】D
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作
【解析】【分析】进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
【解答】A、在设计桥梁时，为了确保桥梁的安全性和稳定性，必须考虑各种可能的荷载，如静荷载（桥梁自身重量、永久设备重量等）、动荷载车辆荷载、风荷载、地震荷载等），这样才能准确计算构件的应力，保证桥梁在各种情况下都能正常工作，故A正确；
B、施工中擅自加长桥面会增加桥面的重量和车辆荷载等，这些额外的荷载会作用在桥梁的各个构件上，可能导致构件的应力超过设计值，从而对桥梁产生不利影响，甚至可能危及桥梁的安全，故B正确；
C、在悬索桥中，主索主要承受拉力，它是将桥面荷载传递到锚碇的主要构件；吊索也要承受拉力，将桥面的荷载传递给主索；塔柱则承受来自主索的拉力，产生向下的压力，故C正确；
D、刚性梁主要承受的是弯曲力，因为桥面荷载会使刚性梁产生弯曲变形；而锚碇是承受主索拉力的构件，它受到的是拉力，而不是压力，故D错误；
故答案为：D。
6．【答案】B
【知识点】桥梁的组成与分类
【解析】【分析】桥梁的结构类型：1.梁式桥：以梁为主要承重结构，常见的有简支梁桥、连续梁桥等。简支梁桥的梁体两端分别支撑在桥墩或桥台，结构简单；连续梁桥的梁体连续跨越多个桥墩，受力更合理，行车更平稳。
2.拱式桥：利用拱的抗压性能来承重，拱脚处会产生水平推力。如石拱桥，历史悠久，造型美观；现代的钢筋混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥，跨度更大，能适应更复杂的地形。
3.悬索桥：通过主缆、吊索将桥面荷载传递到桥塔和锚碇。主缆是主要承重构件，具有跨度大的特点，像我国的港珠澳大桥青州航道桥就采用了悬索桥结构，能满足大跨度通航需求。
4.斜拉桥：由塔柱、斜拉索和主梁组成，斜拉索直接将主梁的荷载传递到塔柱。斜拉桥造型优美，跨越能力较强，例如上海的南浦大桥。
桥梁的制造材料：1.钢材：常用于大跨度桥梁，如悬索桥、斜拉桥的主缆、塔柱、钢梁等。钢材强度高、韧性好，能承受较大的荷载和变形。
2.混凝土：包括普通钢筋混凝土和预应力混凝土。预应力混凝土通过预先施加应力，可有效提高桥梁的抗裂性能和承载能力，广泛应用于梁式桥、拱式桥等。
3.复合材料：如碳纤维复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，在一些特殊桥梁（如人行景观桥）的制造中开始尝试应用，未来有望进一步推广。
【解答】A、构件M和构件N在桥梁结构中，主要承受压力。所以它们应具备良好的抗压性能，该选项正确。
B、构件的横截面积并非越大越好。从力学角度看，横截面积过大可能会增加桥梁的自重，还可能造成材料的浪费，并且会影响桥梁整体的结构合理性等。所以“各主要构件都应该具备足够大的横截面积”这种表述错误，该选项不正确。
C、施工中擅自加长桥面，会改变桥梁原有的受力平衡，可能导致桥梁承受的力超出设计范围，对桥梁产生不利影响，该选项正确。
D、设计中计算最大荷载时，考虑各种可能的受力情况，才能保证桥梁在实际使用中安全可靠，该选项正确。
故答案为：B。
7．【答案】（1）在荷载作用下的结构形变小，抗风能力强
（2）可以为缆索提供更大的拉力
（3）①过高的索塔会增加建设成本；②过高的索塔增加了施工的难度和风险；③过高的索塔会增加受到的风荷载，可能影响桥梁的稳定性和安全性； ④索塔的高度需要考虑与周围环境的协调和美观性(合理即可)
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；桥梁的受力
【解析】【分析】（1）斜拉桥与悬索桥的性能差异：斜拉桥在荷载作用下结构形变小，抗风能力强，这是其相比悬索桥的突出优点，因为斜拉桥的缆索分布更密集，对主梁的约束更强。
（2）斜拉桥索塔高度的力学作用：索塔造得很高，能增大缆索与索塔的夹角，从而为缆索提供更大的拉力，更有效地分担主梁的荷载，提升桥梁的承载性能。
（3）索塔高度的影响因素：索塔高度受建设成本、施工难度与风险、风荷载对桥梁稳定性的影响、与周围环境的协调性和美观性等因素制约。过高的索塔会增加建设成本，提升施工难度和风险，加大风荷载影响桥梁稳定性，还需考虑与周边环境的协调美观。
【解答】（1）斜拉桥的拉索直接连接索塔与主梁，对主梁的支撑更直接，整体结构刚度大于悬索桥（悬索桥主缆柔性大，变形相对明显），因此斜拉桥抗风稳定性更优，主梁变形更小；
（2）索塔越高，拉索与水平面的倾斜角越大；根据力的分解，拉索拉力可分解为竖直分力（承担主梁竖向荷载）和水平分力（对主梁的水平作用）；倾斜角越大，竖直分力占比越大、水平分力越小，从而降低拉索的张力需求或减小对主梁的水平作用，优化结构受力；
（3）①过高的索塔会增加建设成本；
②过高的索塔增加了施工的难度和风险；
③过高的索塔会增加受到的风荷载，可能影响桥梁的稳定性和安全性；
④索塔的高度需要考虑与周围环境的协调和美观性(合理即可)
8．【答案】（1）A；C；E
（2）B
（3）C
（4）D
（5）D
（6）
（7）A
（8）C
（9）C
【知识点】桥梁模型的制作；桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【分析】（1）工程设计中的限制条件：限制条件是指在工程建设中必须遵守的约束性要求，如本题中桥面宽度、桥的跨度、建造成本等，这些条件限定了工程的设计范围。
（2）工程建造的步骤：工程建造一般遵循明确问题、设计、制作模型、实施建设、测试评估改进的流程，这是一个逻辑清晰的工程实施顺序。
（3）竞标书的内容：竞标书应包含与工程本身相关的成本、时间、人员、建桥位置、材料、设计方案等，而投标者个人经验不属于竞标书针对工程本身的必要内容。
（4）工程设计与改进的方法：在工程设计改进和竞标书制作中，需要对问题分析梳理、调研借鉴、小组研讨决策，意见需筛选处理以保证方案的合理性。
（5）桥梁形状的选择：不同桥梁形状（如石拱桥、斜拉桥、梁式桥等）有不同的适用跨度和结构特点，梁式桥适合较小跨度的场景。
（6）梁式桥的设计：梁式桥以梁的受弯来承受荷载，设计时需体现梁的结构形式，如桥面由梁支撑等。
（7）材料承重能力的判断：通过实验数据对比不同形状钢材（纸条模拟）的承重能力，选择承重能力最强的材料。
（8）工程模型的评估方式：工程模型评估应结合小组自评（自身对模型的认知）和小组间互评（不同小组间的客观评价），这样能更全面地评估模型。
（9）工程建设的认识：工程设计是迭代改进的过程，工程与技术相互影响促进，而错误认识通常是对工程流程或关系的误解。
【解答】（1）A、题目明确要求桥面宽度不小于0.5米，属于限制条件；
B、题目未对桥的形状有明确限制，不属于限制条件；
C、水沟跨度为1米，桥的跨度需要适应水沟跨度，属于限制条件；
D、题目未对建造材料有明确限制，不属于限制条件；E.题目要求小桥价廉，即对建造成本有要求，属于限制条件；所以属于限制条件的是ACE；
（2）小桥建造的正确步骤：首先要②明确要解决的问题（明确建造小桥的目的等）；然后④在限定的条件下进行设计和评估改进（根据限制条件设计并优化）；接着①制作一个模型（通过模型验证设计）；之后⑤（对模型等进行进一步评估改进，确保符合要求后）；最后③实施建设。所以正确顺序是B（②④①⑤③）；
（3）A、成本预算、时间分配、人员分工是竞标书中很重要的部分，能体现项目的可行性等，需要写入；
B、建桥位置、使用的材料关乎小桥的建设基础和用料，需要写入；
C、投标者是否具有丰富的经验属于投标者自身的背景情况，不是小桥竞标书关于小桥本身设计、建设等的内容，不需要写入；
D、桥的设计方案是竞标书的核心内容之一，需要写入；
故答案是：C；
（4）A、改进设计方案时分析梳理问题、反思交流，有助于优化方案，是正确的；
B、调研周围桥梁的结构特点，可借鉴经验，是正确的；
C、制作过程中发现问题经小组研讨交流再处理，能保证小组协作和方案的合理性，是正确的；
D、制作竞标书时，小组所有成员的意见需要处理、筛选，选取合理的意见，而不是全部记录，该说法错误；
故答案是：D；
（5）A、石拱桥适合较大跨度的桥梁，1米宽的水沟跨度较小，石拱桥不太适合；
B、斜拉桥一般用于大跨度桥梁，1米跨度用斜拉桥过于复杂；
C、悬索桥也多用于大跨度桥梁，不适合1米宽的水沟；
D、梁式桥结构简单，适合小跨度（如1米宽水沟）的桥梁建设；
故答案是：D；
（6）在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，设计图如下：
；
（7）根据表中各种形状的钢条结构承重能力的检测结果可知，在圆筒钢条、L型钢条、U型钢条、扁平钢条中，承重能力最强的是圆筒钢条，由此判断，他们应该选用圆筒钢条；
故答案为：A；
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是针对各组的模型开展交流评估活动，评估活动不仅自评本组设计，小组间还要进行互评，在互评中通过相互借鉴、相互帮助、资源共享等；老师主观评价是不合适的；
故答案为：C；
（9）A、工程的关键是设计，一个成功的设计，往往要经历反复试验和不断改进的过程，故A正确；
B、工程建设的建设离不开技术，技术是保证工程进行的关键，工程建设又会促进技术的进步，两者相互影响又相互促进，故B正确；
C、工程建设具有复杂性，制作模型一定要和设计方案完全一致，利用模型再来检测设计的科学合理性，故C错误；
D、制作模型是工程设计中的重要环节，故D正确。
故答案为：C。
9．【答案】（1）6
（2）材料
（3）材料强度
（4）优化建议如选用强度更高的木条、增加桥梁模型厚度等（合理即可）。
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作；桥梁的受力；搭建人行浮桥
【解析】【分析】（1）根据木条成本及胶水成本来分析；
（2）根据用木条做主要原料进行测试桥梁的承受荷载的目的来分析；
（3）根据凤梨对桥梁的稳定性的影响来分析；
（4）从材料、结构方面来分析。
【解答】（1）木条成本为0.5元/根，用了8根，木条总成本为0.5×8=4元；胶水成本为2元/瓶，用了1瓶，胶水成本为2元；总材料成本为4+2=6元；
（2）实验中使用木条作为主要材料，测试得出桥梁模型能承受一定荷载，说明桥梁模型的强度与材料密切相关，同时制作工艺也会影响强度；
（3）用风扇模拟风力测试稳定性时，桥梁模型能保持稳定，结合材料和结构设计的影响，说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与材料强度有关，材料强度足够才能在风力等作用下保持稳定；
（4）材料选择方面：可选用强度更高的木条，这样能让桥梁模型承受更大的荷载，因为强度高的材料本身能提供更好的支撑力；结构设计方面：增加桥梁模型的厚度，根据力学原理，厚度增加能提高结构的抗弯等性能，从而增强承载能力；也可以优化桥梁的连接方式，使各部分连接更牢固，减少因连接不牢导致的结构失效，提升稳定性。
10．【答案】（1）水平；大于M﹣m，小于M
（2）①③。
【知识点】桥梁的组成与分类；桥梁模型的制作
【解析】【分析】（1）物体的稳定性试验需要在水平的环境下进行，这样才能保证试验的准确性，避免因桌面倾斜对试验结果产生干扰。“稳定值” 是模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重，当挂钩码总质量为M时模型发生翻转，说明稳定值是小于M且大于(M - m)（因为每个钩码质量为m，最后一个钩码挂上去才翻转）。
（2）提高结构稳定性的方法，主要有降低重心、增大支撑面等。缩短桥梁两端
【解答】（1）a.将桥梁模型放置在水平桌面上进行试验。为了确保试验的准确性，需要将桥梁模型放置在一个水平的桌面上，以避免因桌面不平而导致的试验误差。
b.通过悬挂钩码测试桥梁模型的稳定值。在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码，直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。根据试验可得出，该桥梁模型的稳定值为大于M-m，小于M。
（2）为了提高模型的稳定性，可以采取的措施包括缩短桥梁两端伸出部分的长度和在两端增加桥墩。
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核心素养
科学观念：认识桥梁的组成与类型，明确不同桥梁的受力特点。
科学思维：通过分析桥梁结构与受力关系，提升逻辑推理和归纳能力。
探究实践：通过一些有趣的小活动，初步感受科学就在身边，科学与生活息息相关，初步感悟合作学习和交流分享是学习科学的重要方法；
态度责任：感受桥梁工程的技术价值与艺术魅力，增强工程探究兴趣。
【课前预习】
一、桥梁的结构
1、组成部分：主梁、桥墩、桥台
2、主要类型：梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥
二、桥梁的受力
1、荷载：桥梁自重+车辆、行人等重力
2、不同桥梁受力
（1）梁式桥：主梁弯曲，产生向上弹力
（2）拱桥：拱部受挤压，基座传水平+竖直力
（3）悬索桥：缆索受拉，锚碇固定
（4）斜拉桥：拉索传力至索塔，形变小、抗风强一、桥梁设计
1、核心因素：安全性、强度、稳定性、适用性、成本等
2、一般过程：明确内容→制订方案→制作模型→优化完善
二、模型制作与探究
1、流程：确定标准→设计方案→学习技术→组装制作→测试评价
2、技术要点：直杆/斜杆拼接、斜拉加强杆加固（提升稳定性）
三、实验探究
1、承重影响因素：桥面厚度、桥梁跨度、桥梁结构
2、方法：控制变量法
3、测试：电子秤+承重容器，测至桥梁变形受损
【课中研学】
一、桥梁的结构
1、桥梁的组成部分
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结构特点：梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。
②桁架及桁架桥
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”。
桁架桥是指用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。
（2）拱桥
①结构特点：拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。
②代表桥梁
举世闻名的赵州桥，建于595—605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度约37m。赵州桥在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。
（3）悬索桥
①结构特点：悬索桥通过索塔悬挂缆索，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。索塔、缆索、吊杆为其主要构件。
②代表桥梁
主跨达900m 的湖北四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。土耳其恰纳卡莱大桥的主跨长度达2023米，其横跨达达尼尔海峡，连接起欧洲与亚洲两大洲。
（3）斜拉桥
①结构特点：斜拉桥是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
2016年建成通车的、主跨达720m的北盘江第一桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。
思考与讨论：你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。
二、桥梁的受力
1、荷载
我们把桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力统称为荷载。
既然桥梁在荷载的作用下不会倒塌，那么就一定有向上的力来平衡。
2、不同桥梁的受力
（1）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。
（2）拱桥的受力
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。桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。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。
实践活动
（1）利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。
（2）把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。
（3）在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面放上一块木板。
（4）请同学紧紧拉住绳子的两端，然后往木板上加书，看看究竟能够堆多少本书。
（5）想一想：为什么绳子的两端必须拉紧？
（3）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。
（4）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。
思考与讨论：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？索塔建得高可以减小桥对钢索的拉力，从而使用更细、更少的钢缆，节省材料、降低成本和桥梁自重。但索塔不是建得越高越好，因为索塔自身的稳定性和重量会成为主导因素，其带来的成本和安全问题会超过省力带来的好处。
科学阅读：建筑艺术
桥梁是人类文明的产物，作为科学、技术和艺术凝结成的建筑结构，它具有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。
1、结构设计考虑因素
在进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
2、结构设计的一般过程
结构设计必须遵循设计的一般过程，一般需经历以下环节：明确内容、制订设计方案、制作模型或原型、优化与完善。
工程实践：桥梁模型的制作与探究
一、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。
二、器材
三、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，并填写到表中。
2. 设计方案依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制设计图。
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。将 2 根直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边。将斜杆 B 作为等腰直角三角形的斜边。盖板作为桥梁中间的路面连接。
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。
（2）按照设计图纸组装、制作桥梁模型。
4. 测试评价依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重能力等参数进行测量、评价，设计记录表格，将结果记录于表中。
四、问题讨论
桥梁模型的承重能力与哪些因素有关？请设计实验方案并进行实验，撰写实验报告。
①桥梁模型的承重能力与桥面厚度、桥梁跨度、桥梁结构有关。
②实验设计遵循控制变量法。
③承重测试参考：将承重板通过挂钩与电子秤相连，往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至桥梁变形受损。
【课堂总结】
【课堂练习】
1．下列关于桥梁的说法，错误的是（　　）
A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥
B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料
C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点
D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大
2．通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　)
A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲
B．桥墩的主要受力变形形式是受压
C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲
D．悬索的主要受力变形形式是受拉
3．桥梁是一个国家科技水平和综合国力的重要体现，小科查阅相关资料了解到下垂量(桥梁向下弯曲偏离水平位置的距离)是衡量桥梁质量的一个重要标准。小科通过分析桥梁结构作出了猜想。猜想一：钢梁的下垂量h 可能与钢梁所受的压力F 有关；
猜想二：钢梁的下垂量h可能与两个支撑柱间距s 有关。
（1）图乙是小科探究“钢梁的下垂量 h 与钢梁所受的压力 F 的关系”时画出的下垂量h 与所受压力 F 关系的图像，根据图像可得出结论：　 　。
（2）小科想继续探究“钢梁的下垂量h 与两个支撑柱间距s 的关系”，请为他在框内设计一张记录实验数据的表格。
（3）观察发现，我国许多短式桥梁在设计时会设计成拱式桥，使其能承受更大的压力，请你就这一现象提出一个值得研究的猜想：　 　。
4．（2025八上·温州期中）在校科技节木桥承重比赛中，小叶设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。
温馨提示：该电子秤既可以测质量，也可以测重力。
（1）在承重测试中，往承重容器加入细沙而不是钩码作为重物的优点是　 　。
（2）已知承重板与桥梁的垂直接触面积约为20平方厘米，小叶的桥梁下方电子秤悬挂重物的最大重力为150N，不计电子秤、承重板的自重，求该桥梁所能承受的最大压强。(列式计算)
（3）请你说说有哪些方法可以增大桥梁的承重能力 　 　。(说出一条即可)
【课后练习】
1．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　)
A．方案②的结构强度比方案①高
B．方案②的结构强度比方案④高
C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变
D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉
2．如图所示的桥梁模型，通过杆件穿插、叠压而成。材料甲与材料乙的相关尺寸如图所示，分析下表，下列关于杆件的选材及摆放方案，最合理的是（σ的值越小表示强度越强）（　　）
抗压强度 σ
抗弯强度 σ
A．选择材料甲，24作为尺寸h B．选择材料甲，16作为尺寸h
C．选择材料乙，22作为尺寸h D．选择材料乙，18作为尺寸h
3．桥梁的承重力是指桥梁在设计条件下能够安全承受的最大荷载，包括自身重量、车辆荷载、风载等静态与动态作用力。下列因素中，直接决定桥梁构件的受力极限、对桥梁的承重力起关键作用的是（　　）
A．材料的抗压、抗拉强度，如钢材的屈服强度或混凝土的抗压强度等
B．如析架、拱形、悬索等不同的力学结构类型
C．桥墩与地基的承载能力
D．焊接、浇筑的工艺精度、施工质量
4．如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　）
A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本
（4题图） （5题图）
5．如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　）
A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载
B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响
C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压
D．刚性梁受弯曲，锚碇受压
6．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使，以下关于拱形结构说法错误的是（　　）
A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力
B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固
C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥
D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重
7．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。
（1）与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是　 　
（2）斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是　 　
（3）索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素：　 . 　(写出两方面因素即可)。
8．在学校的操场和开心农场中间有一条跨度为1米的水沟，为方便同学们进出开心农场，学校计划在操场和开心农场之间搭一座小桥，向全校同学公开招标。要求：桥面宽度不小于0.5米，小桥安全、美观、价廉。同学们纷纷报名参加此次竞标，小典邀请你一起参与他们组的竞标。
（1）下列属于本次校园小桥建设中的限制条件的是 ____ （多选，填字母）。
A．桥面宽度 B．桥的形状 C．桥的跨度 D．建造材料
E．建造成本
（2）小桥的建造需经历“①制作一个模型、②明确要解决的问题、③实施建设、④在限定的条件下进行设计、⑤测试模型和评估改进”五个步骤，正确的排列顺序是 ____ （填字母，下同）。
A．①②⑤④③ B．②④①⑤③ C．②①④⑤③ D．②④①③⑤
（3）制订小桥的竞标书时，下列因素不需要写在标书中的是 ____ 。
A．成本预算、时间分配、人员分工
B．建桥位置、使用的材料
C．投标者是否具有丰富的经验
D．桥的设计方案
（4）小典给小组提了以下建议，你觉得不正确的是 ____ 。
A．改进设计方案时，要分析梳理问题，反思交流
B．可以调研周围桥梁的结构特点
C．制作过程中，发现问题要经过小组研讨交流再进行处理，避免个人随意修改
D．制作竞标书时，小组所有成员的意见都要记录在上面，不用处理、筛选
（5）从现场的情况来看，在1米宽的水沟之上建桥，下列桥的形状最适合的是 　。
A．石拱桥 B．斜拉桥 C．悬索桥 D．梁式桥
（6）结合资料查询和实地勘查，小组最后确定了设计方案，请你把设计图画在下面方框里。
（7）小典和同学设计并制作了一个纸桥梁模型检测他们的方案，他们用纸代替钢材，把同样大小的纸条折成了不同的形状，并进行承重能力的检测。
钢条结构 圆筒钢条 L形钢条 U形钢条 扁平钢条
承重能力（垫片数） 5 1 3 0
根据上表承重能力的检测情况，你觉得他们应该选用的钢材是 ____ （填字母，下同）。
A．圆筒钢条 B．扁平钢条 C．L形钢条 D．U形钢条
（8）各小组测试小桥模型时，采用的评估方式应该是____。
A．小组自评 B．小组间互评
C．不仅自评，小组间还要互评 D．老师主观评价
（9）在整个建桥活动中，我们对做好一项工程有了很多新的认识。下列认识中，错误的是___。
A．工程的关键是设计，设计是需要不断改进往复的过程，直至满足建造的要求
B．工程的建设离不开技术，两者相互影响又相互促进
C．工程建设具有复杂性，制作模型可以和设计方案有些许不一致
D．制作模型是工程设计中的重要环节
9．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题：
实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。实验目标是测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。
实验过程：
设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。
材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。
测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。
（1）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为 　 　 元。
（2）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与 　 　 （填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。
（3）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与 　 　 （填“材料重量”或“材料强度”）有关。
（4）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析。
10．如图所示是某校学生设计并制作的桥梁模型。
（1）现要对该模型进行稳定性试验，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”。某学生根据提供的砝码，设计了简易试验方案来测试该模型的稳定性，具体步骤如下：
a.将桥梁模型放置在 　 　 的桌面上。
b.如图所示，在桥梁的右侧最远端逐渐悬挂钩码（每个钩码质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时钩码总质量为M。
根据试验可得出，该桥梁模型的“稳定值”为 　 　 。
（2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是：　 　 。
①缩短桥梁两端伸出部分的长度； ②增大桥梁两端伸出部分的长度；
③两端增加桥墩； ④减小桥面宽度。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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