STEAM 科学实验 斜拉桥

斜拉桥

一、教学目标

1.认识桥梁的拉力、压力及相互作用，了解桥的一些历史知识

2.锻炼学生的动手能力和知识总结能力

3.培养学生的观察、分析、总结的思维能力

二、教学重难点

教学重点：理解压力和拉力的知识

教学难点：理解斜拉桥的实验原理

三、教学准备

教师用学生用/每组备注

器材斜拉桥套件、弹簧、剪刀斜拉桥套件、弹簧、剪刀

试剂无无

注：试剂和器材多备2组

四、教学过程

（一）回顾

回顾上次课所学知识，（1-2个学生回答），教师总结

（二）情境引入

桥，大家应该都不陌生，那你见过有哪些种类的桥呢？桥一般在哪些地方会用到呢？学生思考回答。桥主要是为了联通公路连通不了的地方，比如海、河、山或者现在交通中的高架桥、立交桥等。桥的承受力和稳定性是最重要的，那大家知道建造师一般通过哪些方法来增加桥等稳定性吗？学生思考回答。（增加桥墩、拱形桥）

去年我们国家刚刚建造完成了一座超大规模的举世闻名的大桥，大家知道是什么桥吗？（港珠澳大桥）有没有哪位同学了解港珠澳大桥的？跟大家分享分享。学生分享。展示高珠澳大桥的图片，大家仔细观察，有没有发现这座伟大的桥跟之前我们看到的桥有哪些相同的地方和那些不同的地方？想一想这座跨度这么长建在海上的桥是利用什么来增加其稳定性的？学生观察回答。（有桥墩、有绳索）

这种用绳索来增加桥身的稳定性的桥就叫做斜拉桥，今天我们就要一起来探究斜拉桥的结构和特性。

（三）实验过程

1.斜拉桥结构分解

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。

2.拉力和压力验证

在我们生活中存在很多的力，大家知道的有哪些力呢？学生思考回答，最常见的重力、摩擦力，当然也有拉力和压力等，桥在运营过程中想要保持足够的稳定，就要确保其受到的各方的力要达到平衡。今天我们先来感受下拉力和压力大概念。

学生通过拉伸和压缩弹簧来感受拉力和压力大概念。

我们把弹簧伸长的力称为拉力。弹簧变长就是因为我在拉弹簧，对弹簧施加了拉力。弹簧变短是因为老师用手压紧弹簧，给弹簧施加了一个压力。我们把使弹簧

缩短的力称为压力。

所有的桥梁都会受到压力和拉力的作用。当压力超过桥面的承受能力时桥面就

会发生弯曲，当拉力超过承受能力时就会造成桥面被拉断。

3.斜拉桥原理探究

学生探究斜拉桥大稳定性与有无绳索之间的关系

1）大家好基础桥身，不加绳索，往桥上往重物，看看桥能承受多少重量；

2）将斜拉桥的绳索加上，重复上面的操作，再看看两次桥所承受的重量有什么变化。

4.原理总结：

桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是主梁。索塔的两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。五、教学总结

学生回顾

教师总结