9.3跨学科实践：船闸（课件）-2024-2025学年教科版物理八年级下册

第3节 船闸 第九章—压强 学习目标： 【物理观念】认识船闸的工作原理。利用船闸涉及的力学原理、液压技术、 人字闸门等相关知识探索简单的工程技术问题。 【科学思维】能通过认识闸门与阀门的作用及操作顺序，分析如何控制闸门 与阀门来调节水面高低，发展科学推理能力。能在实践中思考如何验证工程设计 的可行性，进行合理性分析并提出自己的见解。 船闸 三峡大坝拦腰截断了长江， 上下游落差 100 多米，来往的船舶如何“翻越 ”大坝，顺利通过这么高的落差呢？ 三峡大坝左侧的山体中修建有五级船闸，解决了上下游船舶通行问题。 教学引入 三峡船闸是一项非常庞大的工程，其基本原理正是________。 船闸的力学原理 连通器 上游 下游 闸室 下游闸门 上游闸门 上游阀门 下游阀门 船闸的力学原理 一 船闸的工作原理 第一步：关闭上游阀门，打开下游阀门，闸室和下游水道构成了一个连通器，水从闸室流向下游；闸室水面与下游相平时，下游闸门打开船驶入闸室。 结合图9-3-2，利用连通器的工作原理，说一说船只怎么从下游驶向上游 船闸是如何工作的呢？ 船闸的力学原理 一 第二步：关闭阀门A和下游闸门，打开阀门B，闸室与上游水道构成了一个连通器，水从上游流向闸室。 阀门A 阀门B 下游闸门 上游闸门 船闸的力学原理 一 第三步：闸室水面下降到跟下游水面相平后，打开上游闸门，船驶向上游。 阀门A 阀门B 下游闸门 上游闸门 ， 船闸的力学原理 一 船闸的力学原理 一 船只怎么从上游驶向下游？ 船闸的力学原理 一 　　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20m。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。巨型闸门开合，是利用液压技术实现的。 闸门的开合 船闸的力学原理 一 　　通过控制闸门和阀门的开合，三峡大坝建造了世界上最大的可控制水面高低的连通器。 船闸的力学原理 一 设计、制作一个船闸 二 同学们你能根据身边现有的材料设计制作一个船闸? 1.分析船闸： 船闸包括闸首（上下游挡水墙)、闸门、阀门、闸室（控制船舶垂直升降)、输水系统(供闸室灌水和泄水的连通器)引航道(连接船闸和主航道）等部分。 2.材料准备： 按教科书上的说明准备制作船闸模型所需的材料，包括矿泉水瓶、A4 纸、 硬纸壳、塑料板、泡沫板、吸管、热熔胶枪、透明胶带、美工刀、直尺等。 将学生分成若干小组，每组负责设计一个船闸模型...... 学生按照制作闸首、制作闸室、制作闸门、安装闸门、制作阀门、 安装阀门、制作导轨系统、制作水位控制系统、组装船闸的顺序将所有部件 组装在一起，并确保各部分结构稳定。 3制作船闸模型 4.测试船闸功能并进行调整和优化。 5.展示、交流、评价：展示船闸模型，组间进行评估，包括设计创意、制作质量、功能实现等，并讨论如何改进。 设计、制作一个船闸 二 1. 船闸是利用连通器的原理进行工作的。如图所示,上游一艘客轮准备通过船闸进入下游。客轮进入闸室前,应（ ） 课堂练习 B A.关闭下游闸门D,打开下游阀门B B.关闭下游闸门D,打开上游阀门A C.打开下游闸门D,关闭下游阀门B D.打开下游闸门D,关闭上游阀门A 2. 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图甲中，下游阀门B打开，上游阀门4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D______ (选填“打开”或“关闭”)轮船从下游进入闸室。 打开 ②图乙中，下游闸门D关闭，下游阀门B关闭，上游阀门4打开，水从上游流向______。 闸室 ③图丙中，当________________________时，上游闸门C打开，轮船驶向上游。 闸室中水面与上游相平 课堂练习 1. 船闸是利用连通器中液面的特点进行工作的。 2. 三峡大坝建造了世界上最大的连通器，通过五级船闸使来往轮船跨越三 峡大坝。 3. 通过设计、制作船闸，增强了学科之间的联系，加深了对船闸工作原理 的理解。 课堂小结 船闸的发展历史 ‌船闸的发展历程‌可以追溯到古代中国的灵渠和青龙港船闸，并经历了多个重要的发展阶段。 古代发展 ‌灵渠‌：秦始皇三十三年（公元前214年），秦始皇下令凿通灵渠，设置了陡门（又称斗门），用以调整水位差，使船舶能在有水位落差的航道上通行。这种陡门构成单门船闸，简称单闸，又称半船闸‌ ‌青龙港船闸‌：1919年，近代先贤张謇创办的大生三厂出资修建了青 发展空间 龙港船闸，由荷兰水利专家特来克设计和我国著名水利专家宋希尚主持施工。该船闸于1920年建成，是当时先进、新型的船闸，主要功能是通航和防汛排涝‌ 近现代发展 ‌三堡一线船闸‌：1989年建成通航，拓展航程400公里，结束了江河相望、咫尺不通的历史‌ ‌新坝船闸‌：2007年建成，是杭州实现河海沟通的标志性节点工程‌ ‌富春江船闸‌：2017年正式通航，打通了浙西南三江两岸乃至浙赣皖闽的水运瓶 发展空间 $$