資源簡(jiǎn)介

(共33張PPT)
1.2 認(rèn)識(shí)工程
第一單元 小小工程師
核心素養(yǎng)目標(biāo)
科學(xué)觀念：認(rèn)識(shí)到許多發(fā)明創(chuàng)造來(lái)源于對(duì)生活的觀察，可以在自然界中找到原型。認(rèn)識(shí)到工程建設(shè)需要運(yùn)用相關(guān)科學(xué)知識(shí)以及技術(shù)的支撐來(lái)完成。認(rèn)識(shí)到工程需要在一定的限制條件下完成任務(wù)，要經(jīng)歷相類(lèi)似的建設(shè)過(guò)程。
科學(xué)思維：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)與工程的相互關(guān)系。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要作用，人類(lèi)的好奇以及社會(huì)的需求對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的積極促進(jìn)作用。
探究實(shí)踐：能通過(guò)閱讀資料知道工程建設(shè)需要面臨的限制條件有哪些，又是怎樣解決難題的。能根據(jù)工程案例歸納出工程建設(shè)過(guò)程的相似步驟。能了解工程建設(shè)所需的科學(xué)技術(shù)支持，分析工程與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。
態(tài)度責(zé)任：認(rèn)識(shí)到工程建設(shè)的艱難，從而產(chǎn)生對(duì)建設(shè)者的敬仰之情。進(jìn)一步喚起學(xué)習(xí)工程的興趣，激發(fā)做一名小小工程師的愿望。
科學(xué)聚焦
01
住房主要的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)有哪些？
住房的基本結(jié)構(gòu)包括門(mén)、窗、承重梁、墻體、樓板等。
住房建造由供水、供暖、采光、電路等多個(gè)系統(tǒng)組成。
科學(xué)聚焦
我們已經(jīng)了解了住房和它的建造過(guò)程。
住房建造需要經(jīng)歷的主要過(guò)程有明確任務(wù)、選址、設(shè)計(jì)、建造、驗(yàn)收等。
科學(xué)聚焦
從住宅工程到其他各式的工程，它們?cè)诮ㄔO(shè)過(guò)程中有什么共同特點(diǎn)？
科學(xué)聚焦
科學(xué)探索
02
探索一：閱讀或觀看港珠澳大橋的相關(guān)資料，試著整理和歸納下面的問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)九年施工，港珠澳大橋終于正式開(kāi)通了。港珠澳大橋飛跨伶仃洋，連接著我國(guó)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)和人口最密集的地區(qū)，大橋全長(zhǎng)55千米，是集橋、島、隧為一體的世界最長(zhǎng)的跨海大橋。大橋?qū)榛浉郯拇鬄硡^(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)勁的動(dòng)力。
科學(xué)探索
探索一：閱讀或觀看港珠澳大橋的相關(guān)資料，試著整理和歸納下面的問(wèn)題。
為什么要建造港珠澳大橋？
大橋的建造曾面臨哪些限制和挑戰(zhàn)？
這些問(wèn)題都是怎樣解決的？
大橋的建造經(jīng)歷了哪些主要過(guò)程？
科學(xué)探索
探索一：閱讀或觀看港珠澳大橋的相關(guān)資料，試著整理和歸納下面的問(wèn)題。
限制和挑戰(zhàn) 解決辦法
大橋要經(jīng)過(guò)通向香港的唯一航道，橋面高度必須超過(guò)80米，橋塔高度超過(guò)200米，而香港機(jī)場(chǎng)不允許有超過(guò)88米的建筑物出現(xiàn)
橋梁和隧道需要用島嶼連接，但這片海域上沒(méi)有任何可用的島嶼
建島的海床上有15到20米深的淤泥，機(jī)械會(huì)滑出，移走淤泥又會(huì)對(duì)海洋造成毀滅性污染
在這片水域上修建六七千米長(zhǎng)的海底隧道和22.9千米長(zhǎng)的跨海大橋
修建人工島
用圓鋼筒圍島
科學(xué)探索
探索二：梳理工程建設(shè)過(guò)程的相似步驟。
明確一個(gè)要解決的問(wèn)題
在限制條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)
制作一個(gè)模型（畫(huà)或?qū)懡鉀Q方案呢）
測(cè)試這個(gè)模型，評(píng)估并改進(jìn)
實(shí)施建設(shè)
限制條件包括時(shí)間、費(fèi)用、可用材料、環(huán)境、抵抗自然界的破壞能力等。
科學(xué)探索
探索三：了解這些宏大工程與科技進(jìn)步的關(guān)系。
科學(xué)探索
中國(guó)天眼
“中國(guó)天眼”是世界上目前口徑最大、最精密的球面射電望遠(yuǎn)鏡，其設(shè)計(jì)應(yīng)用了主動(dòng)反射面技術(shù)在地面改正球差，采用了輕型索拖動(dòng)饋源支撐將萬(wàn)噸平臺(tái)降至幾十噸，使用了世界上跨度最大、精度最高的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
科學(xué)探索
高鐵
高鐵的車(chē)體采用鋁合金型材料焊接而成，車(chē)體外表面需要進(jìn)行噴砂和涂裝，總組裝系統(tǒng)負(fù)責(zé)列車(chē)的內(nèi)部總裝工作，之后需要由調(diào)試系統(tǒng)來(lái)對(duì)列車(chē)進(jìn)行靜調(diào)、動(dòng)調(diào)、單車(chē)調(diào)試等工作，最后由轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)來(lái)完成構(gòu)架的焊接和加工、輪對(duì)的制造及轉(zhuǎn)向架的組裝工作，轉(zhuǎn)向架的制造質(zhì)量決定著列車(chē)的總體安全。
科學(xué)探索
鳥(niǎo)巢
由于設(shè)計(jì)理念凸顯“綠色奧運(yùn)”，“鳥(niǎo)巢”在施工中有很多難題是獨(dú)一無(wú)二的，在國(guó)際上沒(méi)有現(xiàn)成的參考答案，只有依靠自己的科技創(chuàng)新獨(dú)立解決。
? 實(shí)際操作起來(lái)更加復(fù)雜，“鳥(niǎo)巢”里面的混凝土結(jié)構(gòu)與外罩的鋼結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，建筑師在混凝土看臺(tái)和鋼結(jié)構(gòu)外罩之間的空間里，設(shè)計(jì)了很多傾斜的混
科學(xué)探索
凝土柱子來(lái)支撐建筑。從2003年12月24日建設(shè)開(kāi)工，到2008年3月完工。這座晶瑩剔透的建筑，以巧奪天工的設(shè)計(jì)、紛繁自由的結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)潔純凈的造型、環(huán)保先進(jìn)的科技，成為了百年奧運(yùn)建筑史上的經(jīng)典，成為了北京乃至世界建筑史上的標(biāo)志性建筑。
鳥(niǎo)巢
科學(xué)探索
空間站
中國(guó)空間站以天和核心艙、問(wèn)天實(shí)驗(yàn)艙、夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙三艙為基本構(gòu)型，是第三代T字型空間站。建造空間站需要涉及五大核心技術(shù)，我國(guó)已全面掌握，這五大技術(shù)分別為載人飛船技術(shù)、運(yùn)載火箭技術(shù)、空間站艙段建造技術(shù)、貨運(yùn)飛船技術(shù)和其他分系統(tǒng)制造技術(shù)。
? 2021年6月17日，神舟十二號(hào)載人飛船成功發(fā)射，順利實(shí)現(xiàn)了與天和核心艙的
科學(xué)探索
連接，我國(guó)三名航天員也于當(dāng)天先后進(jìn)入了天和核心艙。在本次空間站任務(wù)中有三大創(chuàng)新技術(shù)：天和核心艙的機(jī)械臂可以輔助航天員行走，讓航天員實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同，在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的移動(dòng)；神舟十二號(hào)與天和核心艙采用了自主快速交會(huì)對(duì)接技術(shù)，它可以有效縮短航天員在狹小的船艙內(nèi)的等待時(shí)間，避免航天員們可能會(huì)出現(xiàn)的航天運(yùn)動(dòng)病等身體不適情況；天和核心艙內(nèi)的再生生保系統(tǒng)，即除食物需從地面補(bǔ)給之外，氧氣和水等兩大生保物資在空間站上基本依靠再生，是我國(guó)全自主研制的。
空間站
科學(xué)探索
科學(xué)研討
03
1.通過(guò)學(xué)習(xí)，我們對(duì)工程有了哪些認(rèn)識(shí)？
2.如果我們是一名小小工程師，我們需要完成哪些工作呢？
科學(xué)研討
科學(xué)拓展
04
收集塔的圖片，觀察塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
科學(xué)拓展
課堂總結(jié)
05
課堂總結(jié)
課堂練習(xí)
06
一、判斷題。
1.工程和技術(shù)的進(jìn)步能提高人類(lèi)生活水平。( )
√
2.中國(guó)的月球探索工程叫“嫦娥工程”。( )
√
3.高鐵的建設(shè)只需要運(yùn)用相關(guān)科學(xué)知識(shí)就能完成。( )
×
課堂練習(xí)
4.“神舟”飛船工程實(shí)施過(guò)程中面臨的各種困難，會(huì)對(duì)科學(xué)技術(shù)提出更高的要求，會(huì)使科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步。( )
√
5.建造住宅和建設(shè)港珠澳大橋是兩個(gè)獨(dú)立的建造過(guò)程，兩者沒(méi)有共同的特點(diǎn)。( )
×
6.工程建設(shè)中常有設(shè)計(jì)、建造、測(cè)試、改進(jìn)、再建模、再測(cè)試、再完善的循環(huán)過(guò)程，這說(shuō)明工程建設(shè)從明確問(wèn)題到實(shí)施建設(shè)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。( )
√
課堂練習(xí)
二、選擇題。
1.在建造港珠澳大橋時(shí)，大橋要經(jīng)過(guò)通向香港的唯一航路，橋面高度必須超過(guò)80米，橋塔高度超過(guò)200米，而香港機(jī)場(chǎng)不允許有超過(guò)88米的建筑物出現(xiàn)，工程師們采取的解決辦法是( )。
A.修建人工島
B.修建海底隧道和跨海大橋
C.在周?chē)娩摻顕鷯u
B
課堂練習(xí)
2.修建港珠澳大橋的主要目的是( )。
A.彰顯我國(guó)強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平
B.促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展
C.促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步
B
3.東東去過(guò)很多地方旅游，拍了許多的照片，下列工程中，不在我國(guó)的是( )。
A.&1& B.&2& C.&3&
C
課堂練習(xí)
4.塑料產(chǎn)品的使用為我們的生活帶來(lái)了便利，同時(shí)也帶來(lái)了環(huán)境污染，為解決這一問(wèn)題，研究人員研制出了像廢紙一樣可回收利用的新型塑料，這種新型塑料的誕生，為塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了新的思路，根據(jù)這個(gè)案例，判斷以下說(shuō)法正確的是( )。
A.設(shè)計(jì)不需要技術(shù)的參與
B.好的設(shè)計(jì)必然產(chǎn)生好的技術(shù)
C.技術(shù)與設(shè)計(jì)是相互促進(jìn)、相互利用的關(guān)系
C
課堂練習(xí)
三、同學(xué)們，工程建設(shè)需要很復(fù)雜的步驟，你們知道都需要哪些步驟嗎？請(qǐng)?jiān)囍崂硪幌鹿こ探ㄔO(shè)過(guò)程的相似步驟吧！
上圖中限制條件包括______、______、__________、______、抵
抗自然界的破壞 能力等。
時(shí)間
費(fèi)用
可用材料
環(huán)境
課堂練習(xí)
四、材料題。
中國(guó)天眼
“中國(guó)天眼”一般指500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡。由于建造地址是一塊洼地，其地形邊界復(fù)雜，周?chē)h(huán)境高度落差大，支承柱高度就得在3米至50米不等，導(dǎo)致“天眼”的組成部分——圈梁、索網(wǎng)和基礎(chǔ)受力復(fù)雜，并且圈梁溫度作用明顯。
課堂練習(xí)
“天眼”設(shè)計(jì)對(duì)精度要求極為苛刻，如何克服地形和溫差的不利條件就成了設(shè)計(jì)中的一個(gè)大難題。為了啃下這塊“硬骨頭”，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)不停地想對(duì)策、改方案，最后提出將柱子與圈梁隔開(kāi)，通過(guò)一個(gè)徑向可移動(dòng)的支座進(jìn)行滑動(dòng)釋放，也就是用一種可移動(dòng)的支座連接柱子和圈梁，而不是簡(jiǎn)單地焊死，圈梁、索網(wǎng)受力和變形均勻，有利于望遠(yuǎn)鏡調(diào)整角度。
結(jié)合以上信息，填寫(xiě)建造“中國(guó)天眼”過(guò)程中遇到的限制和挑戰(zhàn)及解決辦法。
限制和挑戰(zhàn) 解決辦法
圈梁、索網(wǎng)和基礎(chǔ)受力復(fù)雜，并且圈梁溫度作用明顯
將柱子與圈梁隔開(kāi)，通過(guò)一個(gè)徑向可移動(dòng)的支座進(jìn)行滑動(dòng)釋放，也就是用一種可移動(dòng)的支座連接柱子和圈梁，而不是簡(jiǎn)單地焊死，圈梁、索網(wǎng)受力和變形均勻，有利于望遠(yuǎn)鏡調(diào)整角度
（合理即可）
課堂練習(xí)資料
港珠澳大橋全長(zhǎng)55千米，其中包含22.9千米的橋梁工程和6.7千米的海底隧道，隧道由東、西兩個(gè)人工島連接；橋墩224座，橋塔7座；橋梁寬度33.1米，沉管隧道長(zhǎng)度5664米、寬度28.5米、凈高5.1米。
港珠澳大橋建成通車(chē)，極大地縮短了香港、珠海和澳門(mén)三地間的時(shí)空距離，在大灣區(qū)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。港珠澳大橋的工程建造有以下三大亮點(diǎn)技術(shù)。
1.外海造島：港珠澳大橋海底隧道所在區(qū)域沒(méi)有現(xiàn)成的自然島嶼，需要人工造島。在陸地上預(yù)先制造120個(gè)直徑22.5米、高度55米、重量達(dá)550噸的巨型圓形鋼筒，通過(guò)船只將其直接固定在海床上，然后在鋼筒合圍的中間填土造島。
2.沉管對(duì)接：沉管技術(shù)，就是在海床上挖出溝槽，然后將預(yù)制好的隧道沉放至溝槽，再進(jìn)行水下對(duì)接。港珠澳大橋沉管隧道及相關(guān)技術(shù)是整個(gè)工程的核心，既要減少大橋和人工島的長(zhǎng)度，以降低建筑阻水率，保持航道暢通，又要避免與附近航線產(chǎn)生沖突。
3.索塔吊轉(zhuǎn)：港珠澳大橋的斜拉橋距離機(jī)場(chǎng)很近，受密集航班影響，海上作業(yè)建筑限高嚴(yán)格，傳統(tǒng)的架設(shè)臨時(shí)塔式起重機(jī)吊裝的方法無(wú)法施展。為此，施工團(tuán)隊(duì)采用預(yù)制索塔牽引吊裝的方案。
港珠澳大橋部分施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)如下：
2009年12月15日，港珠澳大橋正式開(kāi)工建設(shè)。
2012年12月16日，港珠澳大橋主橋墩開(kāi)鉆。
2015年2月3日，青州航道橋56號(hào)墩索塔“中國(guó)結(jié)”結(jié)形撐首個(gè)節(jié)段吊裝成功。
2016年9月27日，港珠澳大橋主體橋梁全線貫通。
2017年3月7日，港珠澳大橋海底隧道最后一節(jié)沉管安裝成功。
2018年2月6日，港珠澳大橋主體工程完成交工驗(yàn)收。
2018年10月24日，港珠澳大橋通車(chē)運(yùn)營(yíng)。

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