登录
二力平衡条件:作用在
同一
物体上的两个力大小相等
、方向相反
，并且作用在同一条
直线上。答案
同一
相等
相反
同一条
相等
相反
同一条
解析
【分析】本题考查二力平衡的基本条件，解题思路是牢记二力平衡的四个核心要素：两个力需作用在同一个物体上，大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，根据这些基础知识点即可准确填写空缺内容。
【解析】二力平衡的条件为：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，依次对应题目空缺处填写即可。
【答案】同一、相等、相反、同一条
【知识点】二力平衡条件
【点评】本题是对二力平衡基础概念的直接识记类考查，属于力学入门的基础知识点，难度较低，主要用于巩固学生对二力平衡核心要素的记忆。
【难度系数】0.9
【解析】二力平衡的条件为：作用在同一物体上的两个力，大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，依次对应题目空缺处填写即可。
【答案】同一、相等、相反、同一条
【知识点】二力平衡条件
【点评】本题是对二力平衡基础概念的直接识记类考查，属于力学入门的基础知识点，难度较低，主要用于巩固学生对二力平衡核心要素的记忆。
【难度系数】0.9
[活动方案]
任务一:查阅并整理资料。了解我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点;了解我国不同地区桥梁建筑的结构特点,以及它们和力平衡的关联。
中国是桥的故乡,自古就有“桥的国度”之称,发展于隋,兴盛于宋。遍布在神州大地的桥,编织成四通八达的交通网络,连接着祖国的四面八方。中国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了中国古代劳动人民的非凡智慧。潮州广济桥、河北赵州桥、泉州洛阳桥、北京卢沟桥被称为中国四大古桥。
赵州桥又称“安济桥”,在河北省石家庄市赵县城南2.5 km处,它横跨洨水南北两岸,建于隋朝年间,是著名匠师李春设计并参加建造的,距今已有1 400多年的历史。因桥体全部用石料建成,俗称“大石桥”。赵州桥结构新奇,造型美观,全长64.4 m,桥面宽9.6 m,主孔净跨度为37.02 m,是一座由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥。在大桥洞顶左右两边拱肩里,各砌有两个圆形小拱,用以加速排洪,减小桥身重力,节省石料,这在建桥史上是个创举。桥面两边的栏板望柱,雕有各种精美图案,刀法苍劲,造型生动。在结构上,弧形平拱和敞肩小拱给人一种巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。线条刚劲之中见柔和,稳重之中显轻灵,雄伟之中含隽永。
任务二:调研你所在地区的桥梁建筑结构与特点。以你感兴趣的桥梁建筑为例,分析其受力及力平衡的情况,撰写调查报告。
提示:桥梁的力学原理涉及各种力的作用和平衡,它们共同确保桥梁的结构能够承受预期的载荷。
1.重力作用:桥梁的主要负载是竖直方向上的重力,来自人、车辆和桥梁自身的结构。为了承受这个重力作用,桥梁必须具有足够的强度和刚度。
2.悬臂力:桥梁的悬臂部分会受到悬挑部分的水平力的作用,例如大桥的悬索,这些力必须平衡以确保整个桥梁的稳定性和平衡。
3.拉力和压力的平衡:桥梁的各个部分可能受到拉力和压力的作用。例如,悬索桥的悬索处于拉力状态,而桥墩则可能受到压力,这些拉力和压力必须平衡以保持桥梁的稳定。
4.桥墩和桥面板的强度设计:桥墩和桥面板作为桥梁的支撑结构,必须具有足够的强度来承受载荷。这涉及材料的选择、截面形状的设计以及结构的布局和加固。
5.自然力的考虑:桥梁的力学原理还需要考虑到自然力的作用,如风力、地震和水流的冲击力。这些力必须在设计中得到合理的考虑,以确保桥梁的稳定性和安全性。
任务一:查阅并整理资料。了解我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点;了解我国不同地区桥梁建筑的结构特点,以及它们和力平衡的关联。
中国是桥的故乡,自古就有“桥的国度”之称,发展于隋,兴盛于宋。遍布在神州大地的桥,编织成四通八达的交通网络,连接着祖国的四面八方。中国古代桥梁的建筑艺术,有不少是世界桥梁史上的创举,充分显示了中国古代劳动人民的非凡智慧。潮州广济桥、河北赵州桥、泉州洛阳桥、北京卢沟桥被称为中国四大古桥。
赵州桥又称“安济桥”,在河北省石家庄市赵县城南2.5 km处,它横跨洨水南北两岸,建于隋朝年间,是著名匠师李春设计并参加建造的,距今已有1 400多年的历史。因桥体全部用石料建成,俗称“大石桥”。赵州桥结构新奇,造型美观,全长64.4 m,桥面宽9.6 m,主孔净跨度为37.02 m,是一座由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥。在大桥洞顶左右两边拱肩里,各砌有两个圆形小拱,用以加速排洪,减小桥身重力,节省石料,这在建桥史上是个创举。桥面两边的栏板望柱,雕有各种精美图案,刀法苍劲,造型生动。在结构上,弧形平拱和敞肩小拱给人一种巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。线条刚劲之中见柔和,稳重之中显轻灵,雄伟之中含隽永。
任务二:调研你所在地区的桥梁建筑结构与特点。以你感兴趣的桥梁建筑为例,分析其受力及力平衡的情况,撰写调查报告。
提示:桥梁的力学原理涉及各种力的作用和平衡,它们共同确保桥梁的结构能够承受预期的载荷。
1.重力作用:桥梁的主要负载是竖直方向上的重力,来自人、车辆和桥梁自身的结构。为了承受这个重力作用,桥梁必须具有足够的强度和刚度。
2.悬臂力:桥梁的悬臂部分会受到悬挑部分的水平力的作用,例如大桥的悬索,这些力必须平衡以确保整个桥梁的稳定性和平衡。
3.拉力和压力的平衡:桥梁的各个部分可能受到拉力和压力的作用。例如,悬索桥的悬索处于拉力状态,而桥墩则可能受到压力,这些拉力和压力必须平衡以保持桥梁的稳定。
4.桥墩和桥面板的强度设计:桥墩和桥面板作为桥梁的支撑结构,必须具有足够的强度来承受载荷。这涉及材料的选择、截面形状的设计以及结构的布局和加固。
5.自然力的考虑:桥梁的力学原理还需要考虑到自然力的作用,如风力、地震和水流的冲击力。这些力必须在设计中得到合理的考虑,以确保桥梁的稳定性和安全性。
答案
解：
本地空腹式石拱桥受力情况调查报告
1. 调研对象概况
本次调研选取本地城郊的景观石拱桥为研究对象，该桥为参照赵州桥结构设计的单孔敞肩石拱桥，全长32m，主拱净跨度20m，主拱拱肩两侧各设置2个小型泄洪拱，整体由花岗岩砌筑，可同时满足行人通行与小型家用车通行要求，已安全投入使用12年。
2. 桥梁结构特点
桥体主拱为弧形石质拱券，主拱两端拱肩处的4个小拱既可以在汛期增大泄洪面积，减少水流对桥体的冲击，也能减少桥身石料总用量、降低桥身自重。桥体两端的桥墩直接砌筑在河床的硬质岩石地基上，桥面平整，两侧设置石材防护栏。
3. 受力与力平衡分析
(1) 竖直方向的重力平衡
桥体自身的重力、桥面通行的行人与车辆的总压力方向竖直向下，两端桥墩对桥体施加的竖直向上的支持力，与上述总向下的力满足二力平衡条件：作用在同一桥体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上，桥体在竖直方向保持静止平衡状态，不会发生下陷。
(2) 拱结构的水平推力平衡
主拱的弧形结构会将桥面受到的竖直载荷分解为沿拱券传递的斜向压力，最终在两个拱脚处形成向外的水平推力；桥墩受到拱脚向外的推力时，下方的岩石地基会对桥墩施加向内的反作用力，这一组力大小相等、方向相反，实现水平方向的二力平衡，避免拱脚向外张开、桥体垮塌。
(3) 自然外力的平衡
汛期水流对桥墩施加水平方向的冲击力，河床地基对桥墩产生的静摩擦力与水流冲击力大小相等、方向相反，二力平衡，避免桥墩被水流冲移；横向作用在桥体上的风力，会被地基对桥体的侧向反作用力平衡，保证桥体不会发生侧翻，始终保持静止的平衡状态。
4. 调研总结
该敞肩石拱桥的结构设计充分利用了二力平衡的物理规律，在减少建材用量、降低桥身自重的同时，将不同方向的载荷都通过结构分解实现受力平衡，保障了桥梁长期使用的稳定性与安全性。
本地空腹式石拱桥受力情况调查报告
1. 调研对象概况
本次调研选取本地城郊的景观石拱桥为研究对象，该桥为参照赵州桥结构设计的单孔敞肩石拱桥，全长32m，主拱净跨度20m，主拱拱肩两侧各设置2个小型泄洪拱，整体由花岗岩砌筑，可同时满足行人通行与小型家用车通行要求，已安全投入使用12年。
2. 桥梁结构特点
桥体主拱为弧形石质拱券，主拱两端拱肩处的4个小拱既可以在汛期增大泄洪面积，减少水流对桥体的冲击，也能减少桥身石料总用量、降低桥身自重。桥体两端的桥墩直接砌筑在河床的硬质岩石地基上，桥面平整，两侧设置石材防护栏。
3. 受力与力平衡分析
(1) 竖直方向的重力平衡
桥体自身的重力、桥面通行的行人与车辆的总压力方向竖直向下，两端桥墩对桥体施加的竖直向上的支持力，与上述总向下的力满足二力平衡条件：作用在同一桥体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上，桥体在竖直方向保持静止平衡状态，不会发生下陷。
(2) 拱结构的水平推力平衡
主拱的弧形结构会将桥面受到的竖直载荷分解为沿拱券传递的斜向压力，最终在两个拱脚处形成向外的水平推力；桥墩受到拱脚向外的推力时，下方的岩石地基会对桥墩施加向内的反作用力，这一组力大小相等、方向相反，实现水平方向的二力平衡，避免拱脚向外张开、桥体垮塌。
(3) 自然外力的平衡
汛期水流对桥墩施加水平方向的冲击力，河床地基对桥墩产生的静摩擦力与水流冲击力大小相等、方向相反，二力平衡，避免桥墩被水流冲移；横向作用在桥体上的风力，会被地基对桥体的侧向反作用力平衡，保证桥体不会发生侧翻，始终保持静止的平衡状态。
4. 调研总结
该敞肩石拱桥的结构设计充分利用了二力平衡的物理规律，在减少建材用量、降低桥身自重的同时，将不同方向的载荷都通过结构分解实现受力平衡，保障了桥梁长期使用的稳定性与安全性。
解析
【分析】
本题要求完成本地桥梁的受力及力平衡调查报告，解题思路为：①选取本地典型的、可进行力学分析的桥梁（如参照赵州桥结构的敞肩石拱桥）作为调研对象；②梳理该桥梁的基本概况与结构特点；③从竖直方向重力平衡、拱结构水平推力平衡、自然外力平衡三个维度分析受力情况；④总结结构设计与力平衡的关联，完成符合要求的调查报告。
【解析】
按照以下步骤撰写调查报告：
1. 确定调研对象：选取本地城郊的单孔敞肩石拱桥，明确其基本参数（长度、跨度、结构材质、使用情况）；
2. 分析结构特点：说明主拱、拱肩小拱、桥墩的功能（泄洪、减自重、支撑）；
3. 受力平衡分析：
竖直方向：桥体重力、通行载荷的向下力，与桥墩向上的支持力满足二力平衡，保证桥体不下陷；
水平方向：主拱将竖直载荷分解为斜向压力，拱脚向外的水平推力与地基向内的反作用力平衡，避免桥体垮塌；
自然力：水流冲击力、风力与地基的反作用力平衡，防止桥墩移位、桥体侧翻；
4. 总结：该桥利用力平衡规律，兼顾结构安全与实用性。
【答案】
本地空腹式石拱桥受力情况调查报告
1. 调研对象概况
本次调研选取本地城郊的景观石拱桥为研究对象，该桥为参照赵州桥结构设计的单孔敞肩石拱桥，全长32m，主拱净跨度20m，主拱拱肩两侧各设置2个小型泄洪拱，整体由花岗岩砌筑，可同时满足行人通行与小型家用车通行要求，已安全投入使用12年。
2. 桥梁结构特点
桥体主拱为弧形石质拱券，主拱两端拱肩处的4个小拱既可以在汛期增大泄洪面积，减少水流对桥体的冲击，也能减少桥身石料总用量、降低桥身自重。桥体两端的桥墩直接砌筑在河床的硬质岩石地基上，桥面平整，两侧设置石材防护栏。
3. 受力与力平衡分析
(1) 竖直方向的重力平衡
桥体自身的重力、桥面通行的行人与车辆的总压力方向竖直向下，两端桥墩对桥体施加的竖直向上的支持力，与上述总向下的力满足二力平衡条件：作用在同一桥体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上，桥体在竖直方向保持静止平衡状态，不会发生下陷。
(2) 拱结构的水平推力平衡
主拱的弧形结构会将桥面受到的竖直载荷分解为沿拱券传递的斜向压力，最终在两个拱脚处形成向外的水平推力；桥墩受到拱脚向外的推力时，下方的岩石地基会对桥墩施加向内的反作用力，这一组力大小相等、方向相反，实现水平方向的二力平衡，避免拱脚向外张开、桥体垮塌。
(3) 自然外力的平衡
汛期水流对桥墩施加水平方向的冲击力，河床地基对桥墩产生的静摩擦力与水流冲击力大小相等、方向相反，二力平衡，避免桥墩被水流冲移；横向作用在桥体上的风力，会被地基对桥体的侧向反作用力平衡，保证桥体不会发生侧翻，始终保持静止的平衡状态。
4. 调研总结
该敞肩石拱桥的结构设计充分利用了二力平衡的物理规律，在减少建材用量、降低桥身自重的同时，将不同方向的载荷都通过结构分解实现受力平衡，保障了桥梁长期使用的稳定性与安全性。
【知识点】
二力平衡、力的分解、结构受力分析
【点评】
本题将物理力学知识与实际桥梁调研结合，引导学生运用二力平衡等知识点分析生活中的建筑结构，既巩固了物理概念，又培养了实践探究能力，体现了物理学科的实用性，同时通过调研古桥结构，感受古代劳动人民的智慧。
【难度系数】
0.6
本题要求完成本地桥梁的受力及力平衡调查报告，解题思路为：①选取本地典型的、可进行力学分析的桥梁（如参照赵州桥结构的敞肩石拱桥）作为调研对象；②梳理该桥梁的基本概况与结构特点；③从竖直方向重力平衡、拱结构水平推力平衡、自然外力平衡三个维度分析受力情况；④总结结构设计与力平衡的关联，完成符合要求的调查报告。
【解析】
按照以下步骤撰写调查报告：
1. 确定调研对象：选取本地城郊的单孔敞肩石拱桥，明确其基本参数（长度、跨度、结构材质、使用情况）；
2. 分析结构特点：说明主拱、拱肩小拱、桥墩的功能（泄洪、减自重、支撑）；
3. 受力平衡分析：
竖直方向：桥体重力、通行载荷的向下力，与桥墩向上的支持力满足二力平衡，保证桥体不下陷；
水平方向：主拱将竖直载荷分解为斜向压力，拱脚向外的水平推力与地基向内的反作用力平衡，避免桥体垮塌；
自然力：水流冲击力、风力与地基的反作用力平衡，防止桥墩移位、桥体侧翻；
4. 总结：该桥利用力平衡规律，兼顾结构安全与实用性。
【答案】
本地空腹式石拱桥受力情况调查报告
1. 调研对象概况
本次调研选取本地城郊的景观石拱桥为研究对象，该桥为参照赵州桥结构设计的单孔敞肩石拱桥，全长32m，主拱净跨度20m，主拱拱肩两侧各设置2个小型泄洪拱，整体由花岗岩砌筑，可同时满足行人通行与小型家用车通行要求，已安全投入使用12年。
2. 桥梁结构特点
桥体主拱为弧形石质拱券，主拱两端拱肩处的4个小拱既可以在汛期增大泄洪面积，减少水流对桥体的冲击，也能减少桥身石料总用量、降低桥身自重。桥体两端的桥墩直接砌筑在河床的硬质岩石地基上，桥面平整，两侧设置石材防护栏。
3. 受力与力平衡分析
(1) 竖直方向的重力平衡
桥体自身的重力、桥面通行的行人与车辆的总压力方向竖直向下，两端桥墩对桥体施加的竖直向上的支持力，与上述总向下的力满足二力平衡条件：作用在同一桥体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上，桥体在竖直方向保持静止平衡状态，不会发生下陷。
(2) 拱结构的水平推力平衡
主拱的弧形结构会将桥面受到的竖直载荷分解为沿拱券传递的斜向压力，最终在两个拱脚处形成向外的水平推力；桥墩受到拱脚向外的推力时，下方的岩石地基会对桥墩施加向内的反作用力，这一组力大小相等、方向相反，实现水平方向的二力平衡，避免拱脚向外张开、桥体垮塌。
(3) 自然外力的平衡
汛期水流对桥墩施加水平方向的冲击力，河床地基对桥墩产生的静摩擦力与水流冲击力大小相等、方向相反，二力平衡，避免桥墩被水流冲移；横向作用在桥体上的风力，会被地基对桥体的侧向反作用力平衡，保证桥体不会发生侧翻，始终保持静止的平衡状态。
4. 调研总结
该敞肩石拱桥的结构设计充分利用了二力平衡的物理规律，在减少建材用量、降低桥身自重的同时，将不同方向的载荷都通过结构分解实现受力平衡，保障了桥梁长期使用的稳定性与安全性。
【知识点】
二力平衡、力的分解、结构受力分析
【点评】
本题将物理力学知识与实际桥梁调研结合，引导学生运用二力平衡等知识点分析生活中的建筑结构，既巩固了物理概念，又培养了实践探究能力，体现了物理学科的实用性，同时通过调研古桥结构，感受古代劳动人民的智慧。
【难度系数】
0.6
