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(共21張PPT)
第5節 跨學科實踐 潛艇
第十章 流體的力現象
潛艇是一種利用力學原理控制沉浮，能夠在水下執行任務的艦艇。你知道潛艇是如何上浮和下潛的嗎？
新知引入
1.理解潛艇控制沉浮的原理。
2.了解中國潛艇的發展史。
3.學會制作簡易潛艇模型。
學習目標
1.工作原理
魚兒通過改變鰾的大小使其
在水中沉浮。
借鑒魚類的沉浮，設計出有“鰾”的潛艇。通過人工的方法排水、吸水，來改變潛艇自身所受的重力。
通過排水、充水，來改變自身所受的重力從而達到上浮和下沉的目的。
打開艙門充水，潛艇下沉；將壓縮空氣壓人水艙，排出海水，潛艇上浮。
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知識點一：潛艇的沉與浮
①當潛艇漂浮水面時
潛艇可自動調整平衡狀態。
G＞F浮，艇體自動下沉，浸沒在水中的體積增大(V排)，F浮增大，達到新的平衡狀態。
F浮＞G，艇體自動上浮，部分露出水面，浸沒在水中的體積減小(V排)，F浮減小，達到新的平衡狀態。
2.工作過程
②當潛艇在水下時
潛艇通過排水、充水進行控制。
上浮時：
打開進氣閥門，將壓縮空氣壓人水艙，排出海水，
潛艇受到的重力減小，G下潛時：
打開進水閥門充水，使水流進入水艙，潛艇受到的
重力增大，G＞F浮，潛艇下潛。
控制物體沉浮的方式
討論交流
控制潛艇的沉浮與上一節控制雞蛋的沉浮采取的方式有什么不同？
控制雞蛋的沉浮
控制潛艇的沉浮
控制雞蛋的浮沉是通過改變液體的密度從而改變雞蛋受到的浮力來實現的。
通過排水、充水，來改變自身所受的重力從而達到上浮和下沉的目的。
　 當潛艇潛入深水時，由于不同區域海水密度不同，浮力也會不同。此時，必須精確地調整潛艇水艙中水的多少，改變潛艇整體所受的重力，使之與浮力相等，才能達到新的平衡，保持懸浮狀態。可見，精確控制潛艇重力，是潛艇正常工作的關鍵。
　　軍用潛艇是國家海軍的重要海上作戰武器。潛艇的設計與制造以物理學原理為基礎，結合機械動力、電子技術、材料科學、仿生學等多個領域的知識，是十分復雜的工程技術。
通過調節水艙內水的多少控制潛艇沉浮。
依靠動力裝置推動螺旋槳前進。
利用聲吶、潛望鏡等設備充當潛艇的耳朵和眼睛。
設置了導彈、魚雷等武器系統
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知識點二：軍用潛艇
了解中國潛艇
　　中國潛艇的發展史是一部奮斗史、創新史。中國工程院院士、共和國勛章獲得者、國家最高科學技術獎獲得者黃旭華，為祖國“深潛”30 年，使我國成為少數可以制造核潛艇的國家之一。
　　1958年6月18日，中央軍委組織了第一次核潛艇研制會議。由于缺乏相關人才和專業資料，研制工作困難重重。為此，黃旭華等科研人員帶著“三面鏡子”，在國外海量零零碎碎的報道中，逐步尋找到核潛艇研制的線索。經過16年的艱辛探索，中國第一艘核潛艇 “長征一號”研制成功，正式編入海軍序列！
一級革命文物——401“長征一號”核潛艇
潛艇的制作比賽
收集身邊的材料，設計出一艘屬于自己的潛艇。
【項目提出】
【項目設計】
1.制作要求
①人員工作生活區和水艙獨立分開。
②人員工作生活區大于水艙。
2.比賽任務
①完成從水面下潛到指定位置懸浮。
②完成從水下上浮到指定位置懸浮。
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知識點三：潛艇模型制作比賽
3.原理： 潛艇通過_________________實現自由沉浮。
改變自身的重力
4.產品設計：
利用硬質塑料瓶制作潛艇，塑料瓶厚度不計，兩個艙之間密封不連通，水艙與注射器通過塑料軟管相連，移動注射器活塞可以實現潛艇的沉浮，模型如圖。
5.材料選擇：
帶蓋的大飲料瓶兩個
小飲料瓶各兩個
配重物、注射器、塑料管、膠槍（包括熱熔膠）、剪刀、透明膠等。
生活艙和設備艙
水艙
【項目實施】
制作過程：
將學生分成若干小組，每組負責設計一個船閘模型......
①制作生活艙和設備艙：
將兩個大礦泉水瓶剪開，并保留兩個有瓶蓋的部分;在兩個有瓶蓋的部分分別加入等量的配重物并用黏土固定；用透明膠將兩個部分固定在一起，作為生活艙和設備艙。
②制作水艙：
切割兩個小礦泉水瓶開，保留兩個沒有瓶蓋的部分在留下的兩個部分分別加入等量配重物并用黏土固定；用透明膠將這兩個部分固定在一起，作為水艙；在其底部開一個洞做排、進水口，水艙側部開一個洞并插入與注射器相連的軟管再用黏土固定。
③連接進水排水閥門：
在水艙底部開一個洞做排、進水口，水艙側部開一個洞并插入與注射器相連的軟管再用黏土固定。
測試階段：
①將制作好的潛水艇模型放入水槽或大水盆中。
②通過擠壓吸管向瓶內加水，觀察潛水艇模型的下沉現象，并記錄數據。
③通過放松吸管讓瓶內的水流出，觀察潛水艇模型的上浮現象，并記錄數據。
教師指導活動：提醒學生注意觀察潛水艇模型在加水和排水過程中的浮沉變化。
【展示、交流與評價】
①各小組介紹潛艇的設計思路，展示設計圖紙和制作的潛艇，交流存在的問題和需要改進的地方。
②下面是某組同學的作品以及本次活動評價表，請參照它設計自己的評價表，對實踐活動進行評價。
1.中國長征18號核潛艇引領中國核潛艇新高度。在進行戰備訓練時，下列對該潛艇的說法中正確的是（　　）
A．通過改變排開水的體積來實現上浮與下沉
B．在水面下勻速下潛過程中，受到的浮力增大
C．從長江潛行進入東海時，需要往水艙內注水
D．從長江潛行進入東海時，受到的浮力會變小
C
隨堂練習
2.當海水的溫度及所含鹽分變化時，可能會導致海水密度發生突變，在垂直海面方向上形成一個類似“懸崖”的突變水層，在如圖所示的情形中，若有潛艇潛航至此水域時，就會急速下沉，發生“掉深”事故，危及潛艇安全。我軍潛艇曾創造過遭遇“掉深”自救成功的奇跡。下列相關說法正確的是（ ）
C
A．潛艇在高密度水層懸浮時，所受浮力大于其重力
B．潛艇從高密度水層潛航進入低密度水層時，所受浮力不變
C．潛艇遭遇“掉深”進行自救時，需快速排出水艙中的水
D．潛艇從剛要露出水面至漂浮在水面的過程中，其所受浮力變大
3.（多選）小明制作了一個“浮沉子”（如圖）。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在礦泉水瓶內的水面上，礦泉水瓶內留有少量空氣，擰緊瓶蓋，用力擠壓礦泉水瓶側面時“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列說法正確的是（　 　）
A．“浮沉子”下沉時，重力大于浮力
B．無論怎樣擠壓礦泉水瓶側面，“浮沉子”不可能懸浮在水中
C．“浮沉子”上浮時，小瓶內的壓縮空氣會將內部的水壓出
D．潛水艇與“浮沉子”浮沉的原理相同
ACD

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