《2025年暑假生活指导八年级山东教育出版社》

1. 如图为某省一特大型公、铁两用斜拉索桥梁。大桥的建设用到了很多物理学的知识和研究方法。

(1)在铁路桥引桥靠近居民住宅区一侧,建有高$3$米左右的板墙(如图所示),其作用是什么？

(2)汽车过桥时,每隔一段距离会有明显颠簸,这是大桥桥面上的缝隙所致。这些缝隙是( )。
A. 一种交通标志,用于确认距离,避免发生追尾事故
B. 来往车辆过多,造成路面损毁
C. 避免司机开车由于过分平稳而瞌睡
D. 伸缩缝,用于允许路面的膨胀和收缩
(3)将大桥的斜拉索结构进行如图甲和乙的简化,再取其部分抽象成如图丙所示的模型。
①根据图丙所示的模型,可以看出大桥的斜拉索结构用到了______的相关知识。其中$O$是______,______代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。


②为了减小钢索承受的拉力,在需要与可能的前提下,可以适当增加塔桥的高度。请分析原因。
③假如让你来设计新的斜拉索式大桥,你还能提出什么方法可以减轻钢索承受的拉力？(说出一种方法即可)
(4)在上述的研究中,我们用到了物理学中很重要的一种研究方法：建立模型。建立模型可以帮助人们透过现象,忽略次要因素,从本质认识和处理问题；建立模型还可以帮助人们显示复杂事物及过程,帮助人们研究不易甚至无法直接观察的现象。想想看,在初中物理学习中,你在研究哪些问题时也用到了这种研究方法？请举一例具体说明。

答案： 【解析】：
(1)铁路桥引桥靠近居民区一侧的板墙，主要是为了在声音传播过程中减弱噪声，防止火车行驶产生的噪音对居民生活造成影响。
(2)物体具有热胀冷缩的性质，桥面在温度变化时会发生膨胀或收缩。这些缝隙是伸缩缝，能允许路面在温度变化时自由伸缩，避免因热胀冷缩导致路面损坏，所以选D。
(3)①图丙模型中，O点可看作支点，F₁是桥重和车辆等产生的向下的力（阻力），F₂是钢索的拉力（动力），符合杠杆的要素，所以用到了杠杆的知识。
②设桥塔高度为h，钢索与桥面的夹角为θ，桥重和车辆对桥的作用力为F₁（阻力），阻力臂为l₁。根据杠杆平衡条件F₁l₁=F₂l₂，动力臂l₂=h/sinθ（钢索长度在竖直方向的投影与sinθ的关系）。当塔桥高度h增加时，在钢索固定点到支点水平距离不变的情况下，钢索与桥面的夹角θ增大，sinθ增大，动力臂l₂增大。因为F₁l₁不变，所以动力F₂减小，即钢索承受的拉力减小。
③增加钢索的数量，相当于将总拉力分散到更多钢索上，每根钢索承受的拉力就会减轻；或者使用强度更高、能承受更大拉力的材料制作钢索，虽然不是直接减小拉力，但从设计角度也能满足要求，这里说增加钢索数量更直接。
(4)在初中物理中，研究磁场时引入磁感线模型，磁感线并不真实存在，但它能形象地描述磁场的分布情况，帮助我们理解磁场的强弱和方向，这就是建立模型法的应用。
【答案】：
(1)减弱噪声
(2)D
(3)①杠杆；支点；F₁
②增加塔桥高度，钢索与桥面夹角增大，动力臂增大，根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，动力减小，即钢索拉力减小
③增加钢索的数量
(4)研究磁场时引入磁感线（合理即可）