Question

蕪湖長江大橋，這座目前我國科技含量最高的特大型公、鐵路兩用斜拉索橋梁的建成，大橋的建設(shè)，用到了很多物理學(xué)的知識(shí)和研究方法．將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，取其部分可以抽象成如圖所示的模型．
①可以看出它用到了

杠桿

的相關(guān)知識(shí)，其中O是

支點(diǎn)

，

F₁

代表橋重和過往車輛等產(chǎn)生的對(duì)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)增加橋的高度，請(qǐng)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的拉力？（說出一種方法即可）
④你知道嗎？在上述的研究中，我們用到了物理學(xué)中很重要的一種研究方法：建立模型．建立模型可以幫助人們透過現(xiàn)象，忽略次要因素，從本質(zhì)認(rèn)識(shí)和處理問題；建立模型還可以幫助人們研究不是甚至無法直接觀察的現(xiàn)象．想想看，在初中物理學(xué)習(xí)中，你在研究哪些問題時(shí)也用到了這種方法？請(qǐng)你舉一例具體說明．（本題實(shí)例除外）

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(shí)．
（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(duì)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(shí)．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(duì)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(dòng)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(dòng)力臂越大，動(dòng)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(duì)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(huì)隨之減�。�
（3）使用新型材料，減小橋自重．
（4）在研究磁場時(shí)，引入“磁感線”；采用的是理想模型法；磁場看不見、摸不著，在探究“通電螺線管磁場”的實(shí)驗(yàn)中，為了研究通電螺線管周圍的磁場分布情況，我們通常選用小鐵屑做實(shí)驗(yàn)來顯示其周圍的磁場分布情況，通過觀察通電螺線管的外部磁場分布情況，可以看出：通電螺線管周圍的磁場分布與條形磁鐵的相類似．

點(diǎn)評(píng)：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；將所學(xué)的物理知識(shí)與生活實(shí)際相聯(lián)系．