資源簡介

(共25張PPT)
9.3 跨學(xué)科實(shí)踐：船閘
教科版（2024）物理八年級下冊
第九章 壓強(qiáng)
目錄
素養(yǎng)目標(biāo)
01
課程導(dǎo)入
02
新課講解
03
總結(jié)歸納
04
課堂練習(xí)
05
正確教育
素養(yǎng)目標(biāo)
1.查閱資料，了解我國長江三峽水利樞紐工程中船閘是怎樣利用連通器特點(diǎn)讓輪船通行的。
2.根據(jù)船閘的工作原理，設(shè)計、制作一個船閘，體會物理知識在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。
三峽大壩是三峽水電站的主體工程，也是當(dāng)今世界上最大的水利樞紐建筑之一。三峽大壩具有強(qiáng)大的水力發(fā)電和抗旱、防洪等功能。大壩上、下游落差100多米，船舶怎樣才能順利通過這么大落差的大壩呢？
工程師在三峽大壩左側(cè)的山體中修建五級船閘，解決了這個問題
船閘的力學(xué)原理
世界上最大的人造連通器——三峽船閘
我國的三峽工程是當(dāng)今世界上最大的水利樞紐建筑之一。工程師利用三峽五級船閘解決了有巨大落差的上下游的航運(yùn)問題。
船閘通過向兩端有閘門控制的航道內(nèi)灌水和泄水來升降水位，以方便船舶通航。長江上的輪船是通過控制閘門和閥門，調(diào)節(jié)“連通器”水位高低，一級一級地跨越三峽大壩的。
知識回顧
如果連通器里裝有相同的液體，液體不流動時，連通器各部分容器中液面的高度總是相同的。
船閘的工作原理
三峽船閘的基本原理是連通器，船閘由閘室和上、下游閘門以及上、下游閥門組成。三峽船閘的主體結(jié)構(gòu)段全場1 621 m，是世界上最大的船閘。船只在船閘重要經(jīng)過5個閘室使船體逐次升高（或降低）。
圖解物理
打開上游閥門A，閘室和上游水道構(gòu)成了一個連通器。
閘室水面上升到和上游水面相平后，打開上游閘門C，船駛?cè)腴l室
三峽船閘
打開下游閥門B，閘室和下游水道構(gòu)成了一個連通器
閘室水面下降到跟下游水面相平后，打開下游閘門D，船駛向下游。
閘門的開合
每個閘門水位變化超過20 m，因而三峽船閘的閘門非常高達(dá)，其手機(jī)“人”字閘門每扇門高近40 m，寬近20 m。倘若水壓在閘門上，即使有10萬人每人都用1 000 N的力來頂著門，也抵擋不住水的壓力。這扇矩形閘門的開合，是利用液壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
（1）“人”字閘門
“人”字閘門的每扇門由兩部分組成，頂部相交形成一個“人”字形，閘門的傾斜設(shè)計有助于分散水流的沖擊力，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。“人”字閘門工作時，兩扇門葉構(gòu)成三鉸拱以承受水的壓力；
水道開放時，兩扇門葉位于邊壁的門龕內(nèi)，
不承受水流動方向的巨大壓力。“人”字閘門
通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行開閉操作。該系統(tǒng)提供必
要的動力，以克服水壓并移動沉重的閘門。
門龕
水流向
左門葉
右門葉
（2）液壓技術(shù)
利用液壓技術(shù)控制閘門開合，液壓系統(tǒng)是利用密閉且不可壓縮的液體來傳遞壓強(qiáng)的裝置，即加在密閉液體上的壓強(qiáng)能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。如圖所示，施加于小活塞的壓強(qiáng)大小不變地被液體傳遞給大活塞，大活塞便可以產(chǎn)生一個與其橫截面積成正比的力。
力
面積
更大的
受力面積
更大
的力
設(shè)計、制作一個船閘
活動準(zhǔn)備
礦泉水瓶（多個，根據(jù)船閘規(guī)模決定）
硬紙板（用于只做隔板等）
剪刀、細(xì)線、膠水、尺子、鉛筆、A4紙等制作工具
水槽（用于模擬水道）
小船模型或塑料玩具船（用于測試船閘功能）
活動步驟
（1）設(shè)計階段
分組討論：將學(xué)生分成若干小組，每組負(fù)責(zé)設(shè)計一個船閘模型。
繪制草圖：各小組根據(jù)討論結(jié)果繪制船閘模型的草圖，包括上下游閘門、閘室、閥門等結(jié)構(gòu)。
活動步驟
（2）制作階段
切割礦泉水瓶：根據(jù)設(shè)計草圖，用剪刀將礦泉水瓶剪成所需的形狀和大小，作為船閘的上、下閘門和閥門。
制作隔板：用硬紙板裁剪并折疊成合適的形狀，用膠水將塑料閘門和閥門固定上，作為船閘的隔板。
組裝模型：將隔板與水槽按照設(shè)計草圖組裝起來，形成一個完整的船閘模型。
活動步驟
（3）測試階段
在水槽中注入適量的水，模擬水道環(huán)境。
將小船模型放入水槽中，并調(diào)整船閘模型的位置，使小船能夠順利進(jìn)入閘室。
操作船閘模型：模擬船閘的開啟和關(guān)閉過程，觀察閘室內(nèi)的水位變化以及小船如何通過船閘進(jìn)入下一個水道。
活動交流
各小組分享制作過程中的經(jīng)驗(yàn)和遇到的困難，以及解決困難的方法。
討論船閘模型在實(shí)際應(yīng)用中的可能性和局限性。
教師總結(jié)活動成果，強(qiáng)調(diào)水利工程的重要性和學(xué)習(xí)物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識的必要性。
三峽船閘是目前世界上最大的雙線五級船閘，如圖所示是船閘的示意圖，船閘是利用了________原理工作的。從圖中可以看出，輪船由下游經(jīng)過船閘駛往上游。船在下游進(jìn)入閘室后，應(yīng)先關(guān)閉閥門_____和閘門D，再打開閥門_____，當(dāng)閘室中水位與上游水位_____時打開閘門C，船就可以駛?cè)肷嫌巍?br/>連通器
經(jīng)典例題
B
A
相平
2.設(shè)計、制作一個船閘
1.活動準(zhǔn)備
2.活動步驟：（1）設(shè)計階段；（2）制作階段 ；（3）測試階段
3.活動交流
1.船閘的力學(xué)原理：
基本原理：連通器
船只經(jīng)過船閘從下游駛往上游的過程
閘門的開合：（1）“人”字閘門； （2）液壓技術(shù)
1.三峽船閘是世界最大的人造連通器。如圖是輪船通過船閘的示意圖。此時上游閥門A打開，下游閥門B關(guān)閉。下列說法正確的是( )
A.閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B兩側(cè)的壓力相等
B.閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力
C.閘室和下游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B右側(cè)的壓力大于左側(cè)的壓力
D.閘室和下游水道構(gòu)成連通器，水對閥門B兩側(cè)的壓力相等
B
答案：B
解析：上游閥門A打開，下游閥門B關(guān)閉，閘室和上游水道構(gòu)成連通器，對于閥門B來說，右側(cè)的水深大，水對右側(cè)的壓強(qiáng)大，所以水對閥門B右側(cè)的壓力大，故ACD錯誤，B正確。
故選B。
2.如圖（a）所示，建造水電站時要在河道中修筑大壩。如圖（b）所示，大壩的下部應(yīng)當(dāng)比上部更為厚實(shí)，主要原因是水的壓強(qiáng)隨_______的增大而增大；為了估算建造大壩所需混凝土的質(zhì)量可應(yīng)用_______知識；如圖（c）所示，大壩邊上的船閘是_______應(yīng)用的實(shí)例。
深度
密度
連通器
答案：深度；密度；連通器
解析：液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大，為讓大壩能承受更大的水壓，攔河大壩要設(shè)計成下寬上窄的形狀。
為了估算建造大壩所需混凝土的質(zhì)量，可先估測混凝土的體積，混凝土密度相對固定，再利用 估算混凝土的質(zhì)量。
大壩邊上的船閘在工作時，閘室分別與上游和下游構(gòu)成連通器。

展開更多......

收起↑