Question

將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，取其部分可抽象成如圖丁所示的模型，

（1）可以看出它用到了

 

的相關(guān)知識．其中O是

 

，

 

代表橋重和過往車輛等產(chǎn)生的對橋的作用力．
（2）為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當(dāng)增加塔橋的高度．請分析原因．
（3）假如讓你來設(shè)計(jì)新的斜拉索式大橋，你還能提出什么方法可以減輕鋼索承受拉力？（說出一種方法即可）

Answer 1

分析：（1）通過圖示的模型結(jié)合杠桿的定義，即可確定它用到的相關(guān)知識．
（2）通過橋高度的變化，結(jié)合圖示模型分析出杠桿五要素中哪個(gè)量發(fā)生了變化，然后再利用杠桿平衡條件分析出原因．
（3）由于鋼索克服的是橋重和過往車輛等產(chǎn)生的對橋的壓力，從這個(gè)角度來減輕鋼索承受拉力．

解答：解：（1）圖丁所示的模型，可以看做是一個(gè)在力的作用下靜止在水平位置的硬棒，結(jié)合杠桿的定義，即可知道它就是杠桿的模型．所以用到了杠桿的知識．其中O是支點(diǎn)，F(xiàn)₁代表橋重和過往車輛等產(chǎn)生的對橋的作用力．
（2）由圖可知，若增加塔橋的高度，即增加了支點(diǎn)O到F₂的距離，即增大了動力臂L₁，根據(jù)公式F₁=

F2L2

L1

，可以得到，在阻力和阻力臂，不變的情況下，動力臂越大，動力越小即橋?qū)︿撍鞯睦�力就越�。?br />（3）由于鋼索承受的是橋重和過往車輛等產(chǎn)生的對橋的作用力，所以要減輕鋼索承受的拉力，就要從減輕橋的自身重力和載重汽車的最大載重量來入手考慮．即使用新型材料，減小橋自重；限制載重汽車的最大載重量．
故答案為：（1）杠桿；支點(diǎn)；F₁．
（2）增加橋塔的高度，可以增大拉力的力臂，拉力會隨之減小．
（3）使用新型材料，減小橋自重．

點(diǎn)評：將圖示的鋼索斜拉橋抽象成杠桿模型是解決此題的突破口．