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第九章 浮力
實踐 調研我國造船與航海方面的成就
1.知道查閱資料，了解我國古代和近年來船舶的發展及成就，以及鄭和下西洋的貢獻，完成一篇調研報告。
2.學會了解不同類型船舶的設計特點及其對浮力等知識的應用，做一艘有動力的小船。
3.理解浮力知識在造船和航海領域的重要應用，培養跨學科綜合運用知識的能力。
4.能夠通過調研活動，體會浮力知識在造船和航海領域的重要應用。
大家知道船為什么能在水面上航行嗎？我國在造船與航海方面又有著怎樣輝煌的成就呢？
知識點一：浮力原理
浸在液體中的物體受到向上的力，這個力叫做浮力。
定義
公式
F 浮 = G 排 = ρ 液 gV 排
空心鐵盒增大了排開水的體積，從而增大了浮力，浮力大于重力就會上浮，最終漂浮
將一個鐵塊放入水中，鐵塊會下沉，但如果把鐵塊制成空心的鐵盒，它就能漂浮在水面上，這是為什么？
知識點二：船舶設計中的浮力應用
船的形狀做成空心，且底部寬闊，這樣可以增大排開水的體積，從而獲得足夠的浮力使其漂浮。同時，船舶的設計還需要考慮重心位置，以保證穩定性。
貨船
貨船
浮力要求
貨船需要有足夠的浮力來承載大量的貨物。為了獲得足夠的浮力，貨船的體積通常較大。根據阿基米德原理浮液排，增大排開液體的體積排就能增大浮力。所以貨船一般采用寬體設計，船身比較寬大，吃水線以下的部分體積大，這樣可以排開更多的水，產生足夠的浮力來承載貨物。例如，大型集裝箱貨船，其底部寬闊，能保證在裝載數千個集裝箱后仍能浮在水面上。
一般把較重的貨物放在底部，這樣可以降低船的重心。
客船
浮力要求
客船要承載眾多乘客和各種生活設施等，同樣需要足夠的浮力?？痛捏w積也比較大，其設計會充分利用船身的空間來增大排水體積。一些大型豪華客船采用多層結構，不但增加了載客量，也增大了船整體的體積，從而保證浮力。像泰坦尼克號這樣的大型客輪，其巨大的船體能夠排開大量的海水，產生足夠的浮力來承載乘客、船員以及船上的各種設施。
客船的船身通常比較修長，并且有一定的寬度。這種形狀可以減少船在航行時受到的波浪沖擊力，保持較好的穩定性。
客船
軍艦
浮力要求
軍艦需要搭載各種武器裝備、彈藥、人員等，對浮力要求也很高。軍艦的體積根據其用途和級別有所不同，但一般都會通過合理的外形設計來增大浮力。例如，驅逐艦和護衛艦等水面艦艇通常有較大的水線面面積，能排開足夠的水產生浮力。一些大型航母更是體積巨大，通過其龐大的艦體排開海水來提供浮力，以承載艦載機、燃料、彈藥等眾多物資。
軍艦的船底一般設計為尖底或 V 形底，這種設計可以減少在高速航行時的阻力，同時也有助于提高穩定性。
軍艦
知識點三：古代造船技術的發展歷程
遠古時期 - 獨木舟
商周時期 - 木板船
秦漢時期 - 樓船
古代造船技術的后續發展
利用自然界中的樹木來制作水上交通工具。獨木舟是我國古代造船技術的最初形態
即木板拼接技術。人們學會了用木板來拼接船身，不再局限于獨木舟的單一木材形式
樓船具有多層建筑結構，一般有三層甚至更多。造船工匠通過加強船底龍骨和船舷的結構，使用更粗壯的木材和更復雜的連接方式來保證船身的穩固
秦漢之后，我國古代造船技術在之前的基礎上不斷發展。在船舶的動力方面，除了傳統的人力劃槳和帆船技術的不斷改進外，還出現了輪槳船等新的動力形式
鄭和下西洋的壯舉
鄭和船隊模型圖
鄭和率領船隊從 1405 年開始，至 1433 年結束，在這近 30 年的時間里，前后共進行了 7 次下西洋的航海壯舉，每次航行間隔時間不定，基本是數年一次，足跡遍布東南亞、南亞、西亞乃至非洲東海岸的眾多國家和地區。
鄭和船隊規模龐大，每次出海的船只數量眾多，船只加起來一般有 200 多艘
整個船隊的人員構成十分復雜，人數眾多，每次航行的人員總數可達 27000 多人，涵蓋了各個行業人員，分工細致明確，保障在遠洋航行期間正常運轉
水密隔艙技術：當船身某一處破損進水時，由于水只會進入破損的那個隔艙，其他隔艙依然保持浮力，不會使整艘船迅速下沉，從而保證了船舶在海上航行的安全性
知識點四：船舶設計與浮力實踐
查閱資料，了解不同類型船舶的設計特點及其對浮力等知識的應用。選擇一個參考樣例，做一艘有動力的小船，綜合考慮船體造型、材料選取、驅動裝置等方面。
在制作小船時，可以先設計草圖，考慮如何利用所學的浮力知識保證小船漂浮
選擇合適的材料（如輕質木材、塑料泡沫等），并思考如何安裝驅動裝置（如電動馬達、橡皮筋動力等）讓小船能夠航行。
在制作過程中，要注意安全，如謹慎使用工具，用完后小心收放。
小組討論
在了解我國古代造船與航海成就的過程中，你印象最深刻的是什么？這些成就與我們今天所學的物理知識有哪些聯系？
對于制作有動力的小船，你有什么初步的想法和計劃？在設計和制作過程中可能會遇到哪些問題，如何用物理知識來解決？
一、浮力原理
二、船舶設計中的浮力應用
浸在液體中的物體受到向上的力，這個力叫做浮力
三、古代造船技術的發展歷程
獨木舟
后續發展
貨船
四、船舶設計與浮力實踐
F 浮 = G 排 = ρ 液 gV 排
客船
軍艦
木板船
樓船

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