Question

将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图丁所示的模型，

（1）可以看出它用到了______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拉力？（说出一种方法即可）

Answer 1

解：（1）图丁所示的模型，可以看做是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义，即可知道它就是杠杆的模型．所以用到了杠杆的知识．其中O是支点，F₁代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力．
（2）由图可知，若增加塔桥的高度，即增加了支点O到F₂的距离，即增大了动力臂L₁，根据公式F₁=，可以得到，在阻力和阻力臂，不变的情况下，动力臂越大，动力越小即桥对钢索的拉力就越小．
（3）由于钢索承受的是桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，所以要减轻钢索承受的拉力，就要从减轻桥的自身重力和载重汽车的最大载重量来入手考虑．即使用新型材料，减小桥自重；限制载重汽车的最大载重量．
故答案为：（1）杠杆；支点；F₁．
（2）增加桥塔的高度，可以增大拉力的力臂，拉力会随之减小．
（3）使用新型材料，减小桥自重．
分析：（1）通过图示的模型结合杠杆的定义，即可确定它用到的相关知识．
（2）通过桥高度的变化，结合图示模型分析出杠杆五要素中哪个量发生了变化，然后再利用杠杆平衡条件分析出原因．
（3）由于钢索克服的是桥重和过往车辆等产生的对桥的压力，从这个角度来减轻钢索承受拉力．
点评：将图示的钢索斜拉桥抽象成杠杆模型是解决此题的突破口．