课时9.3 跨学科实践：船闸--【帮课堂】2024-2025学年八年级物理下册同步学与练（ 教科版2024）

第九章 压强 课时9.3 跨学科实践：船闸 2022年课程标准 物理素养 5.2.1 了解我国古代的技术应用案例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。 5.2.2 调查物理学应用于工程技术的案例，体会物理学对工程技术发展的促进作用。 物理观念：掌握船闸运作机制，特别是运用连通器原理以实现船舶的顺利通行。 科学思维：分析船闸在现实应用中的潜力与限制，以及水利工程对社会发展的关键作用。 科学探究：构思并构建一个船闸模型，深入理解物理原理在工程实践中的具体应用。 任务1：船闸的力学原理 三峡大坝具有强大的水力发电和抗旱、抗洪等功能.大坝上、下游的水位差最高达113 m，船舶怎样才能顺利通过落差这么大的大坝呢?工程师在三峡大坝左侧的山体中修建五级船闸，解决了这个问题. 1. 船闸的工作原理 三峡船闸的基本原理是连通器，船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成.三峡船闸的主体结构段全长1621m，是世界上最大的船闸.船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次升高(或降低)。 【典例】三峡船闸是世界上最大的人造连通器，它由上、下游闸门、上、下游阀门和闸室组成。利用连通器的工作原理，轮船可以从下游驶向上游，如图所示。    （1）甲图中，下游阀门A打开，上游阀门B关闭，下游与闸室组成了连通器，当闸室水面与下游相平时，下游闸门 （选填“打开”或“关闭”），轮船从下游进入闸室。 （2）乙图中，关闭下游闸门，下游阀门A关闭，上游阀门B打开，水从 流向 。 （3）丙图中，当 时，上游闸门打开，轮船驶向上游。 【答案】 打开 上游 闸室 闸室中水面与上游相平 【详解】（1）[1]甲图中，下游阀门A打开，上游阀门B关闭，下游与闸室组成了连通器，当闸室水面与下游相平时，下游闸门打开，轮船从下游进入闸室。 （2）[2][3]乙图中，关闭下游闸门，下游阀门A关闭，上游阀门B打开，闸室和上游组成了连通器，据其特点可知，水面要保持相平，所以水会从上游流向闸室。 （3）[4]丙图中，当闸室中水面与上游相平时，打开上游闸门，船驶往上游。 世界上最大的人造连通器-三峡船闸 我国的三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽建筑之一工程师利用三峡五级船闸解决了有巨大落差的上下游的航运问题. 船闸通过向两端有闸门控制的航道内灌水和泄水来升降水位，以方便船舶通航.长江上的轮船是通过控制闸门和阀门，调节“连通器”水位高低，一级一级地跨越三峡大坝的. 2. 闸门的开合 每个闸室水位变化超过 20m，因而三峡船闸的闸门非常高大，其首级“人”字闸门每扇门高近40m，宽近20 m.倘若水压在闸门上，即使有10万人每人都用1000N的力来顶着门，也抵挡不住水的压力.这扇巨型闸门的开合，是利用液压技术实现的. （1）“人”字闸门 “人”字闸门的每扇门由两部分组成，顶部相交形成一个“人”字形.闸门的倾斜设计有助于分散水流的冲击力，提高了整体结构的稳定性“人”字闸门工作时，两扇门叶构成三铰拱以承受水的压力;水道开放时，两扇门叶位于边壁的门龛内，不承受水流动方向的巨大压力“人”字闸门通过液压系统进行开闭操作.该系统提供必要的动力，以克服水压并移动沉重的闸门。 （2）液压技术 利用液压技术控制闸门开合，液压系统是利用密闭且不可压缩的液体来传递压强的装置，即加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递.如图所示，施加于小活塞的压强大小不变地被液体传递给大活塞，大活塞便可以产生一个与其横截面积成正比的力. 任务2：设计并制作一个船闸 1. 活动准备 矿泉水瓶(多个，根据船闸规模决定)、硬纸板(用于制作隔板等)、剪刀、细线、胶水、尺子、铅笔、A4纸等制作工具、水槽(用于模拟水道)、小船模型或塑料玩具船(用于测试船闸功能) 2. 活动步骤 (1)设计阶段 · 分组讨论：将学生分成若干小组，每组负责设计一个船闸模型. · 绘制草图：各小组根据讨论结果绘制船闸模型的草图，包括上下游闸门、闸室、阀门等结构. (2)制作阶段 · 切割矿泉水瓶：根据设计草图，用剪刀将矿泉水瓶剪成所需的形状和大小，作为船闸的上、下闸门和阀门. · 制作隔板：用硬纸板裁剪并折乔成合适的形状，用胶水将塑料闸门和阀门固定上，作为船闸的隔板. · 组装模型：将隔板与水槽按照设计草图组装起来，形成一个完整的船闸模型. (3)测试阶段 · 在水槽中注人适量的水，模拟水道环境. · 将小船模型放入水槽中，并调整船闸模型的位置，使小船能够顺利进人闸室 · 操作船闸模型：模拟船闸的开启和关闭过程，观察闸室内的水位变化以及小船如何通过船闸进入下一个水道. 3.活动交流 · 各小组分享制作过程中的经验和遇到的困难，以及解决困难的方法. · 讨论船闸模型在实际应用中的可能性和局限性 · 教师总结活动成果，强调水利工程的重要性和学习物理、数学等学科知识的必要性。 问题一：生活中常见的连通器 1．如图所示，A、B两个容器用一个带阀门的管子相连，两个容器中装有液面相平的同种液体，则a、b两处的压强大小关系为pa （选填“>”“<”或“=”） pb。当打开阀门时，液体 （选填“由A流向B”“由B流向A”或“不流动”）。 【答案】 > 不流动 【详解】[1]如图所示，两容器内液体密度相同，，根据液体压强公式可知。 [2]当打开阀门时，两容器上端开口，下端相连，形成了一个连通器，液体静止时两液面相平，故液体不会流动。 2．物理知识与日常生活和技术密切相关。在图（a）中，用密度更小的材料来制作书包，是为了能减小书包对肩部的 ，书包带做得比较宽大，是为了能减小 ；在图（b）中，“自动喂水器”利用的是 原理，使得两容器中的水面相平。 【答案】 压力 压强 连通器 【详解】[1]图（a）中，用密度更小的材料来制作书包，根据质量和密度的关系，相同体积的书包，密度小的质量小，受到的重力小，书包对人的压力小，从而减小书包对肩部的压力。 [2]图（a）中，书包带做得比较宽大，是为了增大受力面积，从而减小压强。 [3]图（b）中，“自动喂水器”上端开口，下端连通，它利用的是连通器原理，使得两容器中的水面相平。 3．如果连通器里装同种液体，当液体静止时，各容器中液面 （选填“相平”或“不相平”）。拦河大坝之所以修成“上窄下宽”的形状，是应用了 知识，三峡大坝水库水面下10m深处水的压强是 帕。 【答案】 相平 液体的压强随深度的增加而增大 【详解】[1]根据连通器原理，如果连通器里装同种液体，当液体静止时，各容器中液面相平。 [2]因为液体的压强随深度的增加而增大，为了水坝能承受更大的水压，水坝做成上窄下宽的形状。 [3]三峡大坝水库水面下10m深处水的压强为 问题二：船闸的工作原理 4．如图所示的是轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。首先关闭阀门B，打开阀门A，闸室和上游水道构成了一个 ；当闸室水面与上游水面相平后，打开闸门C，船驶入闸室；然后关闭阀门A，打开阀门B，当闸室水面下降到和下游水面相平时，打开闸门 ，船驶向下游。 【答案】 连通器 D 【详解】[1][2]如图轮船由上游通过船闸驶往下游的情况：首先关闭阀门B，打开阀门A，闸室和上游水道构成了一个连通器，即上端开口，下端相连通；当闸室水面与上游水面相平后，打开闸门C，船驶入闸室。然后关闭阀门A，打开阀门B，使闸室和下游水道构成了一个连通器，当闸室水面下降到和下游水面相平时，打开闸门D，船驶向下游。 5．如图是轮船通过三峡船闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀门B关闭，则闸室和上游水道构成了 ，水对阀门A两侧的压力 （选填“相等”或“不相等”）。 【答案】 连通器 不相等 【详解】[1][2]上游阀门A打开，下游阀门B关闭，此时闸室和上游水道的上端开口、底部相连通，构成连通器；如图所示的状态时阀门A两侧的水位不相等，上游水位高，闸室水位低，因此阀门A右侧压强大，左侧压强小，A右侧压力大，左侧压力小，水对阀门A两侧的压力不相等，所以水从右侧向左侧流，最终达到两边水位相等。 6．如图所示，其中图a中书包带做得较宽是增大 来减小压强，图b的船闸中水面相平是应用 的原理。 【答案】 受力面积 连通器 【详解】[1]书包带做得较宽，是为了在压力一定的情况下，通过增大受力面积来减小压强。 [2]船闸底部的阀门打开时，上游和闸室之间、闸室和下游之间都可以构成连通器，船闸中水面相平是应用连通器的原理。 【基础强化】 一、单选题 1．（2025·上海宝山·一模）下列事例中，属于利用连通器原理工作的是（　　） A．密度计 B．温度计 C．订书机 D．船闸 【答案】D 【详解】A．密度计是利用物体的漂浮条件和阿基米德原理来工作的，不是利用连通器原理工作的，故A不符合题意； B．温度计是利用液体的热胀冷缩制成的，与连通器原理无关，故B不符合题意； C．订书机用到的物理知识是比较多的，如：压柄做得宽大有利于减小压强、钉书针（出针口）很尖细有利于增大压强、底座做得宽大有利于减小压强等等；但都不是连通器原理进行工作，故C不符合题意； D．船闸在工作时，闸室分别与上游和下游构成连通器，是利用连通器原理工作的，故D符合题意； 故选D。 2．（2025·上海杨浦·一模）下列装置中，属于连通器的是（　　） A．真空泵 B．血压计 C．茶壶 D．U形管压强计 【答案】C 【详解】连通器是上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体，在液体不流动的情况下，连通器各容器中液面总是相平的。 AB．真空泵、血压计都不符合连通器的定义，不是利用连通器的原理工作的，故AB不符合题意； C．茶壶上端开口，下部连通，是利用连通器的原理工作的，故C符合题意； D．U形管压强计的上端只有一侧是开口的，另一侧是封闭的，不符合连通器的特点，不是利用连通器原理工作的，故D不符合题意。 故选C。 3．（23-24八年级下·河南濮阳·期中）连通器在日常生活、生产中有广泛的应用，如图所示事例中利用了连通器原理的是（    ） A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③④ 【答案】C 【详解】过路涵洞、洗手间下水管、船闸都是利用了连通器的原理，拦河大坝上窄下宽，因为下面受到水的压强大，拦河大坝应用的是液体压强的原理。图中利用了连通器原理的是①③④，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．下图所示的事例中不是利用连通器原理的是（      ） A． 自制鸡用自动饮水机 B． 茶壶 C． 锅炉水位计 D．水塔和自来水管 【答案】A 【详解】A．自制鸡用自动饮水机的一端容器上端封闭，不属于连通器。故A符合题意； B．茶壶的壶身和壶嘴底部相连通，当茶壶中的水不流动时，壶身和壶嘴中的水面总是相平的。属于连通器原理的应用。故B不符合题意； C．锅炉水位计也是利用连通器原理来工作的。它的设计使得锅炉内部的水位与外部的水位计中的水位连通，静止时内外液面相平，从而可以准确地显示锅炉内部的水位情况。故C不符合题意； D．水塔和自来水管之间通过连通器原理来保持水压和水位。故D不符合题意。 故选 A。 5．（23-24八年级下·内蒙古呼伦贝尔·期中）连通器在日常生活和生产中应用广泛，下列不是连通器工作原理的是（　　） A．排水管的“反水弯” B．水壶 C．锅炉的水位计 D．拦河大坝 【答案】D 【详解】A．排水管的“反水弯”，上端开口，下部连通，构成了连通器，故A不符合题意； B．水壶的壶嘴与壶身上端开口，下部连通，构成了连通器，故B不符合题意； C．锅炉水位计上端开口，下部连通，构成了连通器，故C不符合题意； D．拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而增加，故D符合题意。 故选D。 6．（23-24八年级下·河北张家口·期中）市场上有一种自带吸管的玻璃杯，如图所示，当杯中装入适量的水放在水平桌面上时，下列说法不正确的是（　　） A．该玻璃杯可以看作是一个连通器 B．杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是一对相互作用力 C．当杯中水静止时，A点的水的压强等于B点的水的压强 D．若在杯中放入一个小球后漂浮，则杯中水静止时，杯中液面比吸管中液面高 【答案】D 【详解】A．该玻璃杯上端开口下端连通，可以看做一个连通器，故A正确，不符合题意； B．杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是两个物体间的相互作用，是一对相互作用力，故B正确，不符合题意； C．当杯中水静止时，A点和B点深度相同，压强相同，故C正确，不符合题意； D．该玻璃杯为连通器，故若在杯中放入一个小球后漂浮，当杯中水静止时，杯中液面应与吸管中液面一样高，故D错误，符合题意。 故选D。 7．（23-24八年级下·河北唐山·期中）下列生活和生产中，不是利用连通器原理工作的是（　　） A．茶壶 B．拦河大坝 C．下水道存水弯 D．船闸 【答案】B 【详解】A．茶壶的壶嘴和壶身上端开口、下端连通，构成了连通器，是利用连通器原理工作的，故A不符合题意； B．拦河大坝是根据液体压强随深度的增加而增大的特点修建成上窄下宽的形状，不属于连通器，不是利用连通器原理工作的，故B符合题意； C．下水道存水弯上端开口、下端连通，构成了连通器，是利用连通器原理工作的，故C不符合题意； D．船闸的上游与闸室下面通过阀门相通，当下游阀门关闭，上游阀门打开，上游与闸室内的水位逐渐相平，打开上游闸门，船就可以进入闸室；同理，船再进入下游，就通过了船闸，船闸利用了连通器原理，故D不符合题意。 故选B。 二、填空题 8．（23-24八年级下·山东青岛·期中）船闸是克服河流上建坝（或天然）形成的水位差的一种过船建筑物。举世瞩目的我国三峡大坝，上、下游水位差最高可达113米，船只通航就要依靠三峡船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共有5个闸室组成。如图所示是单闸室船闸的工作示意图，它工作时是利用 原理，在图中所示的时刻，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，会使 的水位发生变化，直至和 的水位持平，关闭阀门B，打开闸门 ，船只驶出闸室。 【答案】 连通器 闸室 下游 D 【详解】[1][2][3][4]由图可知，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，下游与闸室组成连通器，闸室水位会下降至与下游水位相平。关闭阀门B，打开闸门D，船只从闸室驶出，进入下游。 9．（23-24八年级下·四川泸州·阶段练习）如图是用来泡茶的紫砂壶，壶嘴与壶身组成 ，当茶壶装满茶水时，壶嘴与壶身中茶水的液面高度 。（选填“相同”或“不同”）。此原理可应用于社会生产生活中指导修建 （选填“水坝”或“船闸”）。 【答案】 连通器 相同 船闸 【详解】[1][2]茶壶的壶嘴和壶身下端连通，上端开口，构成了一个连通器；当里面的茶水不流动时，壶嘴的水面和壶身的水面保持相平。 [3]船闸上端开口，底端相连，是一个连通器，即船闸是利用连通器原理工作的。 10．（23-24八年级下·山东威海·期末）如图所示，甲、乙两容器中都装有水且液面相平，打开阀门K后，水 （选填“会”或“不会”）在甲、乙容器间流动，此时这两个容器构成了一个连通器。请从生活用具或设备中列举一个连通器的实例 。 【答案】 不会 锅炉水位计 【详解】[1]甲乙两个容器，上端开口，下部通过阀门相连，属于连通器，当阀门打开后，根据连通器的知识，液体不流动时，液面相平，现在水面相平，所以液体不再流动。 [2]连通器在生产、生活中应用很多，例如生活中的锅炉水位计、自动喂水器、洗手盆的回水弯、过桥涵洞、船闸、茶壶，烧水壶等等都是连通器。 【能力培优】 11．（20-21九年级下·云南昆明·开学考试）如图所示，壶身与壶嘴中的水面之所以保持相平是因为 原理；活塞A、B面积如图所示，当的力作用在活塞A上，活塞B能举起 N物体。 【答案】 连通器 2500 【详解】[1]壶身与壶嘴中的水面之所以保持相平是因为连通器原理，即在连通器里装有同种液体，当液体不流动时，各容器中的液面总保持相平。 [2]由帕斯卡原理可知，加在密闭液体上的压强，能够大小不变地由液体向各个方向传递，所以右图中，p1=p2，由压强定义式可得 所以在大活塞上能产生的力 12．（23-24八年级下·河北唐山·期中）如图所示是三峡船闸的示意图，阀门A关闭，阀门B打开，构成连通器的是 （选填“上游和闸室”或“下游和闸室”）；当阀门B处水不再流动时，闸室内水面 （选填“高于”“低于”或“相平于”）下游水面；若图中上游和闸室之间的水位高度差为，则上游和闸室内的水对船闸底面的压强差为 （g取）。 【答案】 上游和闸室 高于 【详解】[1]阀门A关闭，阀门B打开，上游和闸室两端开口，且中间相连通，则此时构成连通器的是上游和闸室。 [2]当阀门B处水不再流动时，闸室的水面与上游的水面相平，则闸室内水面高于下游水面。 [3]上游和闸室内的水对船闸底面的压强差为 13．（23-24八年级下·山东临沂·期中）如图甲所示，A、B两容器内盛有水，且水面等高，两容器之间用斜管相连，K是开关，当把开关K打开后，水将 （选填“由A流向B”、“由B流向A”或“不流动”）；如图乙所示，液压机的大小活塞面积之比S1:S2=1:50，若在小活塞上施加20N的力，则在大活塞上能产生 N的力。 【答案】 不流动 1×103 【详解】[1]由图可知，当阀门K打开时，容器A、B的上端开 口，底部连通，因此容器A、B构成了连通器。由于容器内都装有水，并且水面相平，所以打开阀门水不流动。 [2]由可知，在压强一定的情况下，压力F与面积S成正比。由题意可知，大活塞的面积是小活塞面积的50倍，所以大活塞上产生的压力也是小活塞上压力的50倍，即为 14．（24-25九年级上·上海杨浦·期中）三峡大坝开始关闸蓄水，当水位达到100m时，坝底所受水的压强为 Pa（）。大坝要建得上窄下宽是因为液体压强会随着深度的增大而增大。在汛期时候，由于水库水位的升高和泥水的 增大，泥水对水坝的压强增大。船只在大坝上下通行的船闸是根据 原理建设而成的。 【答案】 106 密度 连通器 【详解】[1]坝底所受水的压强为 [2]泥沙的密度大于水的密度，在汛期时候，由于水库水位的升高和泥水的密度增大，根据液体压强的公式可得，泥水对水坝的压强增大。 [3]三峡大坝上下游水位落差较大，可以通过船闸调节上下水位关关，故船只在大坝上下通行的船闸是根据连通器原理建设而成的。 15．（21-22八年级下·广西贵港·期中）如图所示，A、B为完全相同的两个圆柱形容器，各盛有5cm深的水，A、B之间用带阀门的细导管连接。开始时阀门K关闭，此时水对 A、B两容器底面的压力之比为 。将阀门K打开，待水不流动时，水对 A、B两容器底面的压强之比为 。 【答案】 1：1 2：3 【详解】[1]阀门K关闭时，A、B容器中水的深度均为5cm，由p=ρ水gh可知，水对A、B两容器底部产生的压强相等，即pA=pB，A、B两容器完全相同，则SA=SB，由F=pS可知，水对A、B两容器底部的压力相等，即FA=FB，因此水对容器底部的压力之比FA：FB=1：1。 [2]将阀门K打开前，A、B容器两液面的高度差为Δh=5cm+2cm-5cm=2cm 阀门K打开后，A、B组成连通器，当液体静止时，两液面保持相平，A容器中液面下降1cm，此时A容器中液体的深度hA=5cm-1cm=4cm B容器中液面上升1cm，此时B容器中液体的深度为hB=5cm+1cm=6cm 此时，水对A、B容器底部的压强之比 三、综合题 16．（23-24八年级下·广东汕头·期中）我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力，但也带来了航运方面的问题，修建船闸有效地解决了这个问题。 (1)如图所示，船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。当闸室水面上升到和上游水面相平后，打开C，船从上游进入闸室后；然后关闭上游的闸门和阀门，打开 ，闸室就和下游水道构成了一个 ，当闸室水面下降到跟下游水面 时，就可以打开D，船驶向下游； (2)三峡水电站的水库建有大坝，随着水的深度的增加，大坝受到水的压强也会 ，大坝应当建成 （选填“上下等宽”、“上宽下窄”或“上窄下宽”）的形状，才可以更加稳固。 【答案】(1) 阀门B 连通器 相平 (2) 增大 上窄下款 【详解】（1）[1][2][3]船从上游进入闸室后，关闭上游的闸门和阀门，再打开阀门B，闸室就和下游水道上端开口，下端连通，构成了一个连通器；当闸室水面下降到跟下游水面相平时，就可以打开下游闸门D，船驶向下游。 （2）[1]由p＝ρgh知，随着水的深度的增加，大坝受到水的压强也会变大。 [2]因为水的压强随深度增加而增大，所以大坝设计成下宽上窄的形状，大坝下方可以承受更大的压强。 四、计算题 17．（23-24八年级下·四川成都·期中）如图所示，两个足够高的薄壁圆柱形容器，甲容器底面积为0.04米2，乙容器底面积为0.08米2，且两容器内均盛有0.5米深的水。在两个容器的下部用轻质细管连通，中间有一阀门K。 (1)求水对甲容器底部的压强 ； (2)若将一个体积为0.002米3的实心小球慢慢地浸没在甲容器中的水里，静止后，甲容器内液面升高了 米，水对甲容器底部的压力 ； (3)打开阀门后，水将通过细管流向乙容器，最终液面 （选填“相平”“不相平”）。 【答案】(1)5000Pa；(2) 0.05 220N；(3)相平 【详解】（1）水对甲容器底部的压强 （2）[1]甲容器内液面升高的高度 [2]水对甲容器底部的压强 水对甲容器底部的压力 （3）上端开口，下端连通的容器叫连通器，当液体不流动时，连通器各部分的液面高度总是相同的。打开阀门后，甲、乙构成连通器，水将通过细管流向乙容器，最终液面相平。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第九章 压强 课时9.3 跨学科实践：船闸 2022年课程标准 物理素养 5.2.1 了解我国古代的技术应用案例，体会我国古代科技对人类文明发展的促进作用。 5.2.2 调查物理学应用于工程技术的案例，体会物理学对工程技术发展的促进作用。 物理观念：掌握船闸运作机制，特别是运用连通器原理以实现船舶的顺利通行。 科学思维：分析船闸在现实应用中的潜力与限制，以及水利工程对社会发展的关键作用。 科学探究：构思并构建一个船闸模型，深入理解物理原理在工程实践中的具体应用。 任务1：船闸的力学原理 三峡大坝具有强大的水力发电和抗旱、抗洪等功能.大坝上、下游的水位差最高达113 m，船舶怎样才能顺利通过落差这么大的大坝呢?工程师在三峡大坝左侧的山体中修建五级船闸，解决了这个问题. 1. 船闸的工作原理 三峡船闸的基本原理是连通器，船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成.三峡船闸的主体结构段全长1621m，是世界上最大的船闸.船只在船闸中要经过5个闸室使船体逐次升高(或降低)。 【典例】三峡船闸是世界上最大的人造连通器，它由上、下游闸门、上、下游阀门和闸室组成。利用连通器的工作原理，轮船可以从下游驶向上游，如图所示。    （1）甲图中，下游阀门A打开，上游阀门B关闭，下游与闸室组成了连通器，当闸室水面与下游相平时，下游闸门 （选填“打开”或“关闭”），轮船从下游进入闸室。 （2）乙图中，关闭下游闸门，下游阀门A关闭，上游阀门B打开，水从 流向 。 （3）丙图中，当 时，上游闸门打开，轮船驶向上游。 世界上最大的人造连通器-三峡船闸 我国的三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽建筑之一工程师利用三峡五级船闸解决了有巨大落差的上下游的航运问题. 船闸通过向两端有闸门控制的航道内灌水和泄水来升降水位，以方便船舶通航.长江上的轮船是通过控制闸门和阀门，调节“连通器”水位高低，一级一级地跨越三峡大坝的. 2. 闸门的开合 每个闸室水位变化超过 20m，因而三峡船闸的闸门非常高大，其首级“人”字闸门每扇门高近40m，宽近20 m.倘若水压在闸门上，即使有10万人每人都用1000N的力来顶着门，也抵挡不住水的压力.这扇巨型闸门的开合，是利用液压技术实现的. （1）“人”字闸门 “人”字闸门的每扇门由两部分组成，顶部相交形成一个“人”字形.闸门的倾斜设计有助于分散水流的冲击力，提高了整体结构的稳定性“人”字闸门工作时，两扇门叶构成三铰拱以承受水的压力;水道开放时，两扇门叶位于边壁的门龛内，不承受水流动方向的巨大压力“人”字闸门通过液压系统进行开闭操作.该系统提供必要的动力，以克服水压并移动沉重的闸门。 （2）液压技术 利用液压技术控制闸门开合，液压系统是利用密闭且不可压缩的液体来传递压强的装置，即加在密闭液体上的压强能够大小不变地被液体向各个方向传递.如图所示，施加于小活塞的压强大小不变地被液体传递给大活塞，大活塞便可以产生一个与其横截面积成正比的力. 任务2：设计并制作一个船闸 1. 活动准备 矿泉水瓶(多个，根据船闸规模决定)、硬纸板(用于制作隔板等)、剪刀、细线、胶水、尺子、铅笔、A4纸等制作工具、水槽(用于模拟水道)、小船模型或塑料玩具船(用于测试船闸功能) 2. 活动步骤 (1)设计阶段 · 分组讨论：将学生分成若干小组，每组负责设计一个船闸模型. · 绘制草图：各小组根据讨论结果绘制船闸模型的草图，包括上下游闸门、闸室、阀门等结构. (2)制作阶段 · 切割矿泉水瓶：根据设计草图，用剪刀将矿泉水瓶剪成所需的形状和大小，作为船闸的上、下闸门和阀门. · 制作隔板：用硬纸板裁剪并折乔成合适的形状，用胶水将塑料闸门和阀门固定上，作为船闸的隔板. · 组装模型：将隔板与水槽按照设计草图组装起来，形成一个完整的船闸模型. (3)测试阶段 · 在水槽中注人适量的水，模拟水道环境. · 将小船模型放入水槽中，并调整船闸模型的位置，使小船能够顺利进人闸室 · 操作船闸模型：模拟船闸的开启和关闭过程，观察闸室内的水位变化以及小船如何通过船闸进入下一个水道. 3.活动交流 · 各小组分享制作过程中的经验和遇到的困难，以及解决困难的方法. · 讨论船闸模型在实际应用中的可能性和局限性 · 教师总结活动成果，强调水利工程的重要性和学习物理、数学等学科知识的必要性。 问题一：生活中常见的连通器 1．如图所示，A、B两个容器用一个带阀门的管子相连，两个容器中装有液面相平的同种液体，则a、b两处的压强大小关系为pa （选填“>”“<”或“=”） pb。当打开阀门时，液体 （选填“由A流向B”“由B流向A”或“不流动”）。 2．物理知识与日常生活和技术密切相关。在图（a）中，用密度更小的材料来制作书包，是为了能减小书包对肩部的 ，书包带做得比较宽大，是为了能减小 ；在图（b）中，“自动喂水器”利用的是 原理，使得两容器中的水面相平。 3．如果连通器里装同种液体，当液体静止时，各容器中液面 （选填“相平”或“不相平”）。拦河大坝之所以修成“上窄下宽”的形状，是应用了 知识，三峡大坝水库水面下10m深处水的压强是 帕。 问题二：船闸的工作原理 4．如图所示的是轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。首先关闭阀门B，打开阀门A，闸室和上游水道构成了一个 ；当闸室水面与上游水面相平后，打开闸门C，船驶入闸室；然后关闭阀门A，打开阀门B，当闸室水面下降到和下游水面相平时，打开闸门 ，船驶向下游。 5．如图是轮船通过三峡船闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀门B关闭，则闸室和上游水道构成了 ，水对阀门A两侧的压力 （选填“相等”或“不相等”）。 6．如图所示，其中图a中书包带做得较宽是增大 来减小压强，图b的船闸中水面相平是应用 的原理。 【基础强化】 一、单选题 1．（2025·上海宝山·一模）下列事例中，属于利用连通器原理工作的是（　　） A．密度计 B．温度计 C．订书机 D．船闸 2．（2025·上海杨浦·一模）下列装置中，属于连通器的是（　　） A．真空泵 B．血压计 C．茶壶 D．U形管压强计 3．（23-24八年级下·河南濮阳·期中）连通器在日常生活、生产中有广泛的应用，如图所示事例中利用了连通器原理的是（    ） A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③④ 4．下图所示的事例中不是利用连通器原理的是（      ） A． 自制鸡用自动饮水机 B． 茶壶 C． 锅炉水位计 D．水塔和自来水管 5．（23-24八年级下·内蒙古呼伦贝尔·期中）连通器在日常生活和生产中应用广泛，下列不是连通器工作原理的是（　　） A．排水管的“反水弯” B．水壶 C．锅炉的水位计 D．拦河大坝 6．（23-24八年级下·河北张家口·期中）市场上有一种自带吸管的玻璃杯，如图所示，当杯中装入适量的水放在水平桌面上时，下列说法不正确的是（　　） A．该玻璃杯可以看作是一个连通器 B．杯子对桌面的压力与桌面对杯子的支持力是一对相互作用力 C．当杯中水静止时，A点的水的压强等于B点的水的压强 D．若在杯中放入一个小球后漂浮，则杯中水静止时，杯中液面比吸管中液面高 7．（23-24八年级下·河北唐山·期中）下列生活和生产中，不是利用连通器原理工作的是（　　） A．茶壶 B．拦河大坝 C．下水道存水弯 D．船闸 二、填空题 8．（23-24八年级下·山东青岛·期中）船闸是克服河流上建坝（或天然）形成的水位差的一种过船建筑物。举世瞩目的我国三峡大坝，上、下游水位差最高可达113米，船只通航就要依靠三峡船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共有5个闸室组成。如图所示是单闸室船闸的工作示意图，它工作时是利用 原理，在图中所示的时刻，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，会使 的水位发生变化，直至和 的水位持平，关闭阀门B，打开闸门 ，船只驶出闸室。 9．（23-24八年级下·四川泸州·阶段练习）如图是用来泡茶的紫砂壶，壶嘴与壶身组成 ，当茶壶装满茶水时，壶嘴与壶身中茶水的液面高度 。（选填“相同”或“不同”）。此原理可应用于社会生产生活中指导修建 （选填“水坝”或“船闸”）。 10．（23-24八年级下·山东威海·期末）如图所示，甲、乙两容器中都装有水且液面相平，打开阀门K后，水 （选填“会”或“不会”）在甲、乙容器间流动，此时这两个容器构成了一个连通器。请从生活用具或设备中列举一个连通器的实例 。 【能力培优】 11．（20-21九年级下·云南昆明·开学考试）如图所示，壶身与壶嘴中的水面之所以保持相平是因为 原理；活塞A、B面积如图所示，当的力作用在活塞A上，活塞B能举起 N物体。 12．（23-24八年级下·河北唐山·期中）如图所示是三峡船闸的示意图，阀门A关闭，阀门B打开，构成连通器的是 （选填“上游和闸室”或“下游和闸室”）；当阀门B处水不再流动时，闸室内水面 （选填“高于”“低于”或“相平于”）下游水面；若图中上游和闸室之间的水位高度差为，则上游和闸室内的水对船闸底面的压强差为 （g取）。 13．（23-24八年级下·山东临沂·期中）如图甲所示，A、B两容器内盛有水，且水面等高，两容器之间用斜管相连，K是开关，当把开关K打开后，水将 （选填“由A流向B”、“由B流向A”或“不流动”）；如图乙所示，液压机的大小活塞面积之比S1:S2=1:50，若在小活塞上施加20N的力，则在大活塞上能产生 N的力。 14．（24-25九年级上·上海杨浦·期中）三峡大坝开始关闸蓄水，当水位达到100m时，坝底所受水的压强为 Pa（）。大坝要建得上窄下宽是因为液体压强会随着深度的增大而增大。在汛期时候，由于水库水位的升高和泥水的 增大，泥水对水坝的压强增大。船只在大坝上下通行的船闸是根据 原理建设而成的。 15．（21-22八年级下·广西贵港·期中）如图所示，A、B为完全相同的两个圆柱形容器，各盛有5cm深的水，A、B之间用带阀门的细导管连接。开始时阀门K关闭，此时水对 A、B两容器底面的压力之比为 。将阀门K打开，待水不流动时，水对 A、B两容器底面的压强之比为 。 三、综合题 16．（23-24八年级下·广东汕头·期中）我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力，但也带来了航运方面的问题，修建船闸有效地解决了这个问题。 (1)如图所示，船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。当闸室水面上升到和上游水面相平后，打开C，船从上游进入闸室后；然后关闭上游的闸门和阀门，打开 ，闸室就和下游水道构成了一个 ，当闸室水面下降到跟下游水面 时，就可以打开D，船驶向下游； (2)三峡水电站的水库建有大坝，随着水的深度的增加，大坝受到水的压强也会 ，大坝应当建成 （选填“上下等宽”、“上宽下窄”或“上窄下宽”）的形状，才可以更加稳固。 四、计算题 17．（23-24八年级下·四川成都·期中）如图所示，两个足够高的薄壁圆柱形容器，甲容器底面积为0.04米2，乙容器底面积为0.08米2，且两容器内均盛有0.5米深的水。在两个容器的下部用轻质细管连通，中间有一阀门K。 (1)求水对甲容器底部的压强 ； (2)若将一个体积为0.002米3的实心小球慢慢地浸没在甲容器中的水里，静止后，甲容器内液面升高了 米，水对甲容器底部的压力 ； (3)打开阀门后，水将通过细管流向乙容器，最终液面 （选填“相平”“不相平”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$