跨學(xué)科實(shí)踐船閘教學(xué)課件初中物理教科版（2024）八年級(jí)下冊(cè)

9.3跨學(xué)科實(shí)踐：船閘教科版（2024）物理八年級(jí)下冊(cè)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(guó)長(zhǎng)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(jì)、制作一個(gè)船閘，體會(huì)物理知識(shí)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(guò)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(jí)船閘，解決了這個(gè)問(wèn)題視頻：三峽大壩五級(jí)船閘及200米超級(jí)電梯船閘的力學(xué)原理世界上最大的人造連通器——三峽船閘

我國(guó)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(jí)船閘解決了有巨大落差的上下游的航運(yùn)問(wèn)題。

船閘通過(guò)向兩端有閘門控制的航道內(nèi)灌水和泄水來(lái)升降水位，以方便船舶通航。長(zhǎng)江上的輪船是通過(guò)控制閘門和閥門，調(diào)節(jié)“連通器”水位高低，一級(jí)一級(jí)地跨越三峽大壩的。知識(shí)回顧

如果連通器里裝有相同的液體，液體不流動(dòng)時(shí)，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(chǎng)1621m，是世界上最大的船閘。船只在船閘重要經(jīng)過(guò)5個(gè)閘室使船體逐次升高（或降低）。圖解物理打開(kāi)上游閥門A，閘室和上游水道構(gòu)成了一個(gè)連通器。閘室水面上升到和上游水面相平后，打開(kāi)上游閘門C，船駛?cè)腴l室三峽船閘打開(kāi)下游閥門B，閘室和下游水道構(gòu)成了一個(gè)連通器閘室水面下降到跟下游水面相平后，打開(kāi)下游閘門D，船駛向下游。視頻：船閘的工作原理閘門的開(kāi)合

每個(gè)閘門水位變化超過(guò)20m，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40m，寬近20m。倘若水壓在閘門上，即使有10萬(wàn)人每人都用1000N的力來(lái)頂著門，也抵擋不住水的壓力。這扇矩形閘門的開(kāi)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(gè)“人”字形，閘門的傾斜設(shè)計(jì)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(shí)，兩扇門葉構(gòu)成三鉸拱以承受水的壓力；水道開(kāi)放時(shí)，兩扇門葉位于邊壁的門龕內(nèi)，不承受水流動(dòng)方向的巨大壓力?！叭恕弊珠l門通過(guò)液壓系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)閉操作。該系統(tǒng)提供必要的動(dòng)力，以克服水壓并移動(dòng)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(kāi)合，液壓系統(tǒng)是利用密閉且不可壓縮的液體來(lái)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(gè)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(gè)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(jì)、制作一個(gè)船閘活動(dòng)準(zhǔn)備礦泉水瓶（多個(gè)，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(cè)試船閘功能）活動(dòng)步驟（1）設(shè)計(jì)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(jì)一個(gè)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(dòng)步驟（2）制作階段切割礦泉水瓶：根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)草圖組裝起來(lái)，形成一個(gè)完整的船閘模型?；顒?dòng)步驟（3）測(cè)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(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程，觀察閘室內(nèi)的水位變化以及小船如何通過(guò)船閘進(jìn)入下一個(gè)水道?；顒?dòng)交流各小組分享制作過(guò)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(dòng)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(shí)的必要性。三峽船閘是目前世界上最大的雙線五級(jí)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(guò)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(kāi)閥門_____，當(dāng)閘室中水位與上游水位_____時(shí)打開(kāi)閘門C，船就可以駛?cè)肷嫌?。連通器經(jīng)典例題BA相平2.設(shè)計(jì)、制作一個(gè)船閘1.活動(dòng)準(zhǔn)備2.活動(dòng)步驟：（1）設(shè)計(jì)階段；（2）制作階段

；（3）測(cè)試階段3.活動(dòng)交流1.船閘的力學(xué)原理：

基本原理：連通器

船只經(jīng)過(guò)船閘從下游駛往上游的過(guò)程

閘門的開(kāi)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(guò)船閘的示意圖。此時(shí)上游閥門A打開(kāi)，下游閥門B關(guān)閉。下列說(shuō)法正確的是()A.閘室和上游水道構(gòu)成連通器，水對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)閥門B兩側(cè)的壓力相等B答案：B解析：上游閥門A打開(kāi)，下游閥門B關(guān)閉，閘室和上游水道構(gòu)成連通器，對(duì)于閥門B來(lái)說(shuō)，右側(cè)的水深大，水對(duì)右側(cè)的壓強(qiáng)大，所以水對(duì)閥門B右側(cè)的壓力大，故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。2.如圖（a）所示，建造水電站時(shí)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(shí)；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