資源簡介

(共22張PPT)
跨學科實踐 船閘
第3節
第九章 壓強
（教科版）八年級
下
01
學習目標
1.認識船閘的工作原理。利用船閘涉及的力學原理、液壓技術、 人字閘門等相關知識探索簡單的工程技術問題。
2.能通過認識閘門與閥門的作用及操作順序，分析如何控制閘門 與閥門來調節水面高低，發展科學推理能力。3.能設計船閘模型；能解釋船閘模型的設計方案、制作過程及運行效果。能通 過小組合作完成設計方案，合作交流，并進行模型展示。
4.了解三峽大壩及船閘的力學原理，體會物理學對人類生活、工程實踐和社會發展的影響。在學習過程中，敢于實踐、勇于探索，提高動 手實踐和合作交流的能力。對國家重大工程建設感到自豪，增強愛國主義情感， 培養關注國家大事、關心社會發展的責任感。
02
新課標要求+課標解讀
2022課標要求：
2.2.8 探究并了解液體壓強與哪些因素有關。知道大氣壓強及其與人類生活的關系。了解流體壓強與流速的關系及其在生產生活中的應用。
課標解讀：
通過觀察知道液體對容器底部和容器側壁都有壓強。了解液體內部有壓強，認識液體壓強與液體深度和液體密度的關系，能準確陳述液體壓強的特點，能用液體壓強的特點來解釋生產生活中的簡單問題。學會使用微小壓強計比較液體內部壓強的大小。了解如何利用“理想液柱”推導出液體壓強公式。能利用液體壓強公式，進行簡單計算。了解連通器的構造特點及原理，并能舉出一些常見連通器的實例，了解連通器在生產生活中的應用。
03
激趣導入
【思考】觀看視頻“三峽船閘過船”。三峽大壩是我國乃至世界上最大的水力發電站，其直接攔腰截斷了長江，那船只是怎樣“翻越“大壩的呢？
04
新課教學
討論：船是如何從下游往上游行駛的？
閥門A打開，B關閉。水從 流向 。閘室水面與下游相平時，下游閘門打開，船駛入閘室。
關閉閥門A和下游閘門，打開閥門B，水從
流向 。
閘室中水面與上游相平時，打開上游閘門，船駛往上游。
閘室
下游
上游
閘室
一、船閘的力學原理
三峽船閘是一項非常龐大的工程，其基本原理正是________。
連通器
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新課教學
通過控制閘門和閥門的開合，三峽大壩建造了世界上最大的可控制水面高低的連通器。長江上的輪船便是通過控制閘門和閥門，調節“連通器”水面高低，一級一級地跨越三峽大壩的。
那么，當水面相平后，如何開合巨大的閘門呢？這需要巨大的力。在互聯網上搜索關鍵詞“液壓技術”和“人’字閘門”也可以查找并觀看輪船通過三峽的視頻，了解更多信息。
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新課教學
　　利用液壓技術控制閘門開合，液壓系統是利用密閉且不可壓縮的液體來傳遞壓強的裝置，即加在密閉液體上的壓強能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。
　　施加于小活塞的壓強大小不變地被液體傳遞給大活塞，大活塞便可以產生一個與其橫截面積成正比的力。
液壓技術
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新課教學
視頻：船又是如何通過船閘的？
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新課教學
郭守敬：元朝著名的天文學家、數學家、水利工程專家。 1293年，郭守敬在通惠河上建立了二十四座船閘，使運糧船可逆流而上，這一創舉對古代北京城的發展有重要的推動作用。
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新課教學
二、 設計、制作一個船閘
1. 設計結構
在學習船閘的原理與功能時，只靠課本上的圖示進行講解，同學們往往不易真正理解和掌握。為了解決這個問題，我們模仿了生活中在河邊修筑的船閘，制作了“船閘模型”，如圖 所示。
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新課教學
2.材料選擇：
礦泉水瓶多個(根據船閘規模決定)
剪刀、細線、膠水、尺子、鉛筆、A4紙等制作工具
硬紙板
橡皮管和夾子
小船模型或塑料玩具船
制作隔板等
模擬閥門
測試船閘功能
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3. 繪制圖紙
參考船閘模型，結構上要有閘首、閘門、閥門、閘室、輸水系統、引航道等，大小可以自定。如圖繪制船閘模型圖紙。
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4. 制作
按圖紙尺寸大小制作引航道、閘首、閘室，四周要用玻璃膠封嚴，不能漏水，閘門與引航道間用微孔泡沫塑料填充，門與門之間的接觸處用凝固的玻璃膠作邊，閘門底邊可做個門檻，門檻與閘門之間可用乳膠管墊著，這樣做，閘門關閉時幾乎不漏水。閥門開關用鐵條焊接，然后用橡皮塞、塑料管共同組成( 或用乳膠管、橡皮塞、夾子組成)。
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5.測試階段：
　　在水槽中注入適量的水，模擬水道環境將小船模型放入水槽中，并調整船閘模型的位置，使小船能夠順利進入閘室；
操作船閘模型：模擬船閘的開啟和關閉過程，觀察閘室內的水位變化以及小船如何通過船閘進入下一個水道。
【視頻欣賞】
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6.展示與交流
各小組分享制作過程中的經驗和遇到的困難，以及解決困難的方法；
討論船閘模型在實際應用中的可能性和局限性；
并組織對每組設計作品進行評分；老師最后總結活動成果強調水利工程的重要性和學習物理數學等學科知識的必要性。
組別
材料獲取難易
船閘使用可靠性
綜合評分
模型制作周期長短
1
2
......
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1. 如圖所示為三峽大壩的船閘，下列說法正確的是（　A　）
A. 此時閘室的水位正在上升
B. 船在上行，已離開閘室
C. 此時閘室與下游是一個連通器
D. 由于水面不平，此時沒有構成連通器
A
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1. 三峽船閘是世界上最大的人造連通器，它由上、下游閘門，上、下游閥門和閘室組成。利用連通器的工作原理，輪船可以從下游駛向上游，如圖所示。
（1） 圖甲中，下游閥門B打開，上游閥門A關閉，下游與閘室組成了連通器，當閘室水面與下游相平時，下游閘門D 　打開　（選填“打開”或“關閉”），輪船從下游進入閘室。
（2） 圖乙中，下游閘門D關閉，下游閥門B關閉，上游閥門A打開，水從 　上游　流向 　閘室　。
（3） 圖丙中，當閘室中水面與上游相平　時，上游閘門C打開，輪船駛向上游。
打開　
上游
閘室　
閘室中水面與上游相平　
1
2
3
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3. 我國三峽工程是舉世矚目的跨世紀工程。三峽大壩上、下游的水位差最高可達113m。巨大的落差有利于生產可觀的電力，但也帶來了航運方面的問題，修建船閘有效地解決了這個問題。
（1） 如圖所示，船閘由閘室和上、下游閘門以及上、下游閥門組成。當閘室水面上升到和上游水面相平后，打開閘門C，船從上游進入閘室；然后關閉上游的閘門和閥門，打開 　閥門B　，閘室就和下游水道構成了一個 　連通器　，當閘室水面下降到跟下游水面 　相平　時，就可以打開閘門D，船駛向下游。
閥門B　
連通器　
相平　
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（2） 三峽水電站的水庫建有大壩，隨著水的深度的增加，大壩受到水的壓強會 　增大　，大壩應當建成 　上窄下寬　（選填“上下等寬”“上寬下窄”或“上窄下寬”）的形狀，才可以更加穩固。
（3） 三峽水電站的水庫大壩高為185m，當水庫水位為175m時，壩底受到的水的壓強是多大？（g取10N/kg）
解：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×175m＝1.75×106Pa
增大　
上窄下寬　
05
課堂小結
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