研究性学习的好素材——“桥”，本文主要内容关键词为：研究性学习论文,素材论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“桥”——在日常生活中随处可见，有乡间小道上的石板桥，有拱式桥，还有美丽的斜拉索桥.在各种建筑中，桥的形式最为多样，这也就决定了桥的复杂的物理结构.因此对桥的研究，我们有丰富的物理素材.在高中物理中可以以“桥”作为一个专题，让学生进行研究性学习，把课内课外综合理科知识有机地融合在一起.提供学生观察、调研、设计和动手的机会，鼓励学生探索科学和技术在周围生活中的应用.下面的若干素材供大家根据实际条件合理选取，课时为2～4节.
素材1：学生调查“身边的桥”
该素材的内容，主要通过学生实地考察、网上下载等方式获得信息，让学生对“桥”建立初步的感性认识，并激发学生的兴趣.
教师需要指导学生调查的主要内容如下：
┌──┬──┬──┬────┬────┬────┬──┐
││桥的│桥的│桥上主要│桥下主要│建造该桥│其他│
│序号│名称│类型│承载对象│通行对象│的材料 │信息│
││││││││
├──┼──┼──┼────┼────┼────┼──┤
│桥1 │││││││
├──┼──┼──┼────┼────┼────┼──┤
│桥2 │││││││
├──┼──┼──┼────┼────┼────┼──┤
│桥3 │││││││
├──┼──┼──┼────┼────┼────┼──┤
│桥4 │││││││
└──┴──┴──┴────┴────┴────┴──┘
实例：有一组同学对我校附近的桂林路1号桥进行了调研，调研结果如下：
┌──┬──┬──┬─────┬─────┬────┬─────┐
││桥的│桥的│桥上主要 │桥下主要 │建造该桥│其他 │
│序号│名称│类型│承载对象 │通行对象 │的材料 │信息 │
├──┼──┼──┼─────┼─────┼────┼─────┤
││││ │ ││该桥又名 │
││││ │桥下是漕 ││老坟山桥，│
││桂林│梁式│汽车、自行│河泾河，污│混凝土 │通过查询 │
│桥1 │路1 │公路│车、行人.│染较严重 ││得知这里 │
││号桥│桥 │ │非航道. ││早先是一 │
││││ │ ││片坟地. │
└──┴──┴──┴─────┴─────┴────┴─────┘
素材2：组织各组同学对调研的成果进行分析归纳
归纳A：桥梁主要选用的材料，并探讨建桥材料与桥的功能关系.
实例如下：
┌────┬────────────┬─────┬────────┐
│建桥材料│材料特点│桥的功能 │举例│
├────┼────────────┼─────┼────────┤
││坚固性、耐压性等方面都 │通行人│独木桥 │
│ 木材 │有缺陷.│ ││
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│││通行人、汽│赵州桥、卢沟桥.│
│ 石材 │坚固、耐压、但不耐拉. │车. ││
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││坚固、耐压、耐拉、需防锈│通行人、汽│南京长江大桥、 │
│ 钢铁 │蚀.│车、火车.│悉尼海港大桥. │
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││坚固、耐压但不耐拉，可 │通行人、汽│桂林路1号桥、
│
│混凝土 │以用钢筋来加固.│车. │南浦大桥. │
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归纳B：桥梁的几种类型（见图1）.
素材3：组织学生分析影响建桥类型的主要因素，并有案例分析.
┌──┬────┬───┬──────┬─────┬──────┬────┐
│桥的│桥的│跨径 │桥下通 │施工水平 │周围环 │合适的 │
│名称│功能│ │行对象 │ │境因素 │桥型│
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│││ ││上海建工集│上海是中国 ││
│卢浦│通行│主跨 │桥下为黄浦 │团是通过 │改革开放的 │斜拉索桥│
│大桥│人、汽车│550米 │江，是主航道│IS09001认 │前沿阵地，融│或拱桥.│
│││ ││证的单位 │合中西文化 ││
└──┴────┴───┴──────┴─────┴──────┴────┘
素材4：探讨拱桥的力学结构（结合力的合成与分解）
狮子的攻击力非常强，但遇到一个完整的鸡蛋却束手无策，你不妨用手一试（均匀用力）.
组织学生讨论原因，从而引出拱的力学结构.
实例（见图2）：
蛋壳是圆弧形的，可以把表面上受到的力分解为与蛋壳平行的力，并沿蛋壳传递到各个部位，使蛋壳均匀地承担了外来压力.拱也具有这个特性，所以能承受巨大压力而不损坏.
素材5：探讨斜拉索桥的力学结构（结合力的合成与分解）——上海恒丰路桥的受力分析
（1）上海恒丰路桥的桥墩与桥梁无直接接触，桥梁自重为G，如果桥梁的重力完全由这两根斜索承担，且斜索与竖直方向夹角θ均为60°如图3（a），则两侧斜索对桥的拉力分别为多少？（2）左侧斜索对梁的竖直方向有效支承力为多大？（3）若两侧斜索与竖直方向夹角θ变大，则索上的拉力有无变化？（讨论斜拉索桥外侧索分布较密的原因）（4）若两根斜索不对称分布，如图3（b），左侧斜索与竖直夹角为60°，左右斜索相互垂直，则两侧斜索的拉力各为多少？（讨论不对称斜拉索的力学特点，将对施工提供技术参数）
素材6：讨论汽车过桥时，有、无收费站对过桥时间的影响，可实地考察.（结合动力学）
实例：上海南浦大桥总长为8346m，建成后在大桥末端设置了收费站.汽车过桥时，开始一直保持20m/s的速度匀速行驶，行驶中阻力始终为车重的1/10，直到驶至红色警示牌处关闭发动机，靠惯性继续前行，到达收费站时恰好停下，在收费站交费时间约为8s.2000年上海市作出了取消过江费的决定（撤消收费站），请问收费站撤离后，汽车仍以20m/s的速度匀速通过大桥比原先节省了多少时间？
素材7：通过实验，研究汽车过拱桥的拱顶时，车受到的支持力与车速的关系.（结合向心力知识）
素材8：设计自己的桥
目标：设计并制作一座跨径达50cm的桥梁，总质量不超过30克，可以用在桥中间悬挂重物的方法来测试班级中不同小组制作的桥.（如图5）
材料：可以用任何材料，例如：轻木材、卡片、纸、绳、铁丝、钓鱼线、胶水、胶布等.只要总质量不超过30克就行.（图5为同学制作的中承式拱桥模型）
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