7.25 走近工程师（教学课件）-三年级科学下册同步精品课堂（青岛版·五四制）

青岛版·五四制 青岛版·五四制三年级下册第七单元 第25课 走近工程师 1 1 学习目标 2 活动准备 3 问题与猜测 目 录 4 探究与实践 评价与创新 5 全课小结 6 2 1 学习目标 学习任务 自评 互评 了解工程师的工作内容及其对社会发展的重要性。知道不同工程（如桥梁、航天器、水利工程等）的设计特点与功能。 通过对比分析不同工程的结构特点，培养归纳与推理能力。能基于问题提出假设，并设计实验验证（如纸船载重量的影响因素）。 通过动手设计纸船，体验工程师的“设计-测试-改进”过程。学会用简单的工具（如砝码、硬币）检测纸船载重量。 感受工程师的创新精神与合作意识，激发对工程技术的兴趣。养成耐心、细致、勇于尝试的科学态度。 3 2 活动准备 搜集有关工程师的资料。 4 3 问题与猜测 2016 年 9 月 25 日，在我国贵州省的崇山峻岭中诞生了一项超级工程——“中国天眼”。工程的建造离不开工程师的智慧。 5 4 探究与实践 活动一： 了解工程师和他们设计的工程。 6 工程师和他们设计的工程 “你认为工程师的工作是什么？他们和科学家有什么不同？” 7 工程师和他们设计的工程 工程师是用科学知识设计、建造、改进工具或系统的人。 9 工程师和他们设计的工程 谈谈你了解的工程师或伟大工程。 你认为工程师在这项工程中起到了什么作用？ 你认为什么样的人才能成为工程师？ 小组交流 10 工程师和他们设计的工程 天眼之父 南仁东 11 工程师和他们设计的工程 天眼之父 南仁东 南仁东（1945-2017），中国天文学家、工程师，“中国天眼”——500米口径球面射电望远镜（FAST）项目的发起者和总工程师。他用22年时间，将一个看似不可能的梦想变为现实。 12 工程师和他们设计的工程 都江堰（李冰，战国时期） 工程师：李冰父子（水利工程师） 设计亮点： 无坝引水：利用地形，通过“鱼嘴”分水、“飞沙堰”排沙、“宝瓶口”控流，实现自动分流灌溉与防洪。 千年效益：至今仍灌溉成都平原超千万亩农田，体现“顺应自然、人水和谐”的生态智慧。 14 工程师和他们设计的工程 如果没有都江堰，古代四川可能遇到哪些问题？ 思考： 16 工程师和他们设计的工程 赵州桥（李春，隋朝） 工程师：李春（桥梁工程师） 设计亮点： 敞肩拱结构：桥身大拱两侧加小拱，减轻重量、节省材料，还能泄洪。 千年不倒：1400多年历经洪水、地震仍坚固如初，是世界现存最古老的石拱桥。 17 工程师和他们设计的工程 用硬纸板模拟“敞肩拱”和“实心拱”，对比承重能力。 课堂活动： 19 工程师和他们设计的工程 京张铁路（詹天佑，1909年）* 工程师：詹天佑（铁路工程师） 设计亮点： 人”字形线路：在陡峭山区间用折返法降低坡度，解决火车爬坡难题。 自主设计：中国第一条完全自主修建的铁路，打破外国技术垄断。 20 工程师和他们设计的工程 为什么火车爬坡需要特殊设计？工程师如何用科学解决问题？ 思考： 22 工程师和他们设计的工程 奋斗者号全海深载人潜水器（2020年） 工程师团队：中国深海科技团队 设计亮点： 万米抗压：载人舱用钛合金制成，可承受深海11000米的水压（相当于2000头大象压在身上）。 精准探测：搭载高清摄像、机械臂，探索深海生物与资源。 23 工程师和他们设计的工程 港珠澳大桥（2018年） 工程师团队：中外桥梁专家联合设计 设计亮点： 海底隧道+跨海大桥：全球最长跨海大桥，隧道段用33节巨型沉管拼接，误差仅2厘米。 抗风抗震：设计可抵御16级台风、8级地震，保障120年使用寿命。 25 工程师和他们设计的工程 神舟载人飞船（2003年至今） 工程师团队：中国航天科技集团 设计亮点： 生命保障系统：飞船内恒温、供氧、防辐射，保障宇航员安全。 精准对接：与空间站自动对接，误差不超过1厘米。 27 工程师和他们设计的工程 宇航员在太空生活需要哪些特殊设计？如果你是工程师，会优先解决什么问题？ 科学讨论： 29 工程师运用科学和技术进行设计，解决实际问题，创造了丰富多彩的人工世界。 30 5 评价与创新 活动： 设计一只载重量大的纸船。 31 设计纸船 32 设计纸船 33 设计纸船 载重测试： 将纸船放入水盆，逐渐放入小球，记录沉没前的数量。 数据对比：统计各组载重量，分析最优设计（如船底面积大、边缘高的纸船更稳）。 34 说一说，这节课你都学到了什么？ 6 课堂小结 35 6 课堂小结 36 一、我会填 6 巩固练习 1.工程师运用__________和__________进行设计，解决实际问题，创造了丰富多彩的人工世界。 2．尼古拉.特斯拉设计了____________系统，使电可以_________传输。 3．美籍科学家尼古拉·特斯拉设计了__________，使电可以远距离传输。 科学 技术 远距离 交流电 交流电系统 37 二、单选题 1. 工程师在设计工程时，首先需要（ ）。 A. 直接建造 B. 明确需求 C. 随意发挥 D. 模仿他人 2. 都江堰工程的主要功能是（ ）。 A. 发电 B. 观赏 C. 防洪和灌溉 D. 养殖鱼类 C B 38 感谢聆听 $$抖音。 什么是工程师？他和科学家有什么不同于？是有人回答，科学家总在回答，为什么？工程师总在解决怎么办？那么问题来了，作为世界上的两种大牛人，工程师和科学家到底有着怎样的不同呢？要弄明白什么是工程师，就先得了解什么是工程。所谓工程，既是以预先设想的目标为依据，结合相应的科学知识和技术手段，再通过有组织的一群人，将一些现有实体转化为具有预期使用价值的人造产品的过程，而工程师便是在其中从事这些工程系统操作、设计、管理和评估的人员。简单来说，相比于科学家努力探索大自然以便发现一般性法则，那么工程师们更多是追求技术的实用性和创新性，利用科学家发现的这些普遍法则以设计实际物品，比如如何设计一款更高效的发动机，如何建设一座更稳固的大桥等。也就是说，科学家更像是一群探险家，在用勇气和智慧去征服未知的领域。而工程师则是一群实干家，他们是把科学知识转化为实际应用的人。国家发展靠人才，民族复兴靠人才。首次开展国家工程师奖表彰，是对这些优秀的工程师和工程师团队致以最高的礼赞，是对自主创新的李赞，亦是将其树立为千千万万工程师队伍学习的榜样，从而掀起新一轮科技创新的浪潮。 他让中国领先世界30年，让中国人可以看出137亿光年。他就是天眼之父南仁东。1993年在日本天文台工作的南仁东，一天的收入就等于国内的一年。但当他得知国际组织准备联合建造一座巨型射电望远镜，哪个国家能够找到最理想的圆坑，望远镜就会建到那里。看到这个能让中国天文翻天覆地的机会，他便抛弃了高薪回家为祖。不过寻找原坑。别人都有自己的大设备，我们没有我停下试一试。然而这一找就是整整一二年。全国的挖坑有一万多个，男人冬天废寝忘食，愣是塞出了391个人迹罕至、连路都没有的群山中。年过半百的他却坚持每个都要亲自实地考察，任务的艰难是我们无法想象的。就连选址组长聂跃平都想退出。在一次探坑过程中天降大雨，可南人东还是坚持下坑。就在南仁东小心翼翼的攀爬时，脚下一滑，意外发生了。一下就滚下去了，全是悬崖的峭壁，就幸好有两棵树，就那小树把它挡住，没有树那就完了。大难不死的他只休息了一会儿，便又要下去。聂跃平急了，老南，你用得着这么拼命吗？可南仁东却说。他说，如果我要在这个贵州找不到一个合适的洼地，这辈子我都死不瞑目。聂跃平被眼前这个人震撼，从此再也没提过退。然而，最让南仁东为难的却是经费的短缺。于是，这个世界顶尖的科学家成了厚脸皮的推销员，他坐最便宜的绿皮火车，无数次的前往相关单位，拼命地拍着马屁，求领导保助项目。终于，一二年后，他在贵州平塘找到了大窝凼。61岁的他高兴极了，因为世上再也没有比大窝凼更完美的圆坑。望远镜要落户中国了，可晴天霹雳啊，美竟将中国从合作名单中剔除。一二年的努力前功尽弃，男人都老泪纵横，别人封锁我们，唯有自力更生。他询问一位外国天文学家，中国独自建造天眼是否可行？对方却笑了，哼，你们连汽车发动机都造不好，却想造大射电望远镜？No, no, no. 中国不行。就是这句中国不行啊，刺激了中国和男人东。他们发誓，一定要证明我们能行。近一年后，天眼便正式立项。之后近十年的时间，男人都住着这样简陋的彩钢房，和工人们一起奋战在大窝凼。就这么宽的一个床。天天被子都感觉能拧出水来一样。那他也一样。住的天眼就像是他的孩子，被他精心呵护着。2014年天眼圈梁合拢，69岁的南仁东快极了，在圈梁上不停地奔跑着。然而2015年4月，在天眼钢索全部安装完成后，男老却病倒了，肺癌晚期。可手术后仅三个月，聂耀平佑在工地上看到了他。你真的不要命了吗？聂耀平心疼的问道。南老却笑了笑说道，我顶多还能活三年，必须拼命了。之后，他又住进了那间彩钢房，为了节约时间，他从此不吃，最喜欢却要挑刺的鱼，屁股上长了疖子，听说手术需要躺几天，他索性不治，太痛了，便坐到冰冷的地上洞挖自己。2016年7月，天眼主体部分落成。男老深情的望着这个他养育了22年心爱的孩子。人们为他拍下了这张照片，却没有拍下他笑容之后的泪水。2017年9月15日，72岁的男老走了，从此天上多了一颗星星，叫做男人洞。关注我期待英雄，更多感人。传奇抖音。 奋斗者号上班的路途虽然只有10千米，但却是绝大部分生命的禁区。让我们模仿一次他的旅程。40米，优秀潜水员到达的深度200米，阳光止步于此500米，地球最大的哺乳动物蓝鲸出没3700米，泰坦尼克号沉没的深度6000米。恭喜我们已经追随奋斗者号到达马里亚纳海沟的入口。即便如此，奋斗者号还没有到达自己的工位，还要继续下潜至10909米，最终到达马里亚纳海沟的最深处。超过1万米的深海有着不可思议的压力，奋斗者号要在一片指甲盖大小的面积上承受相当于一辆小汽车的重量。奋斗者号的外壳是中国自主研发的新型钛合金材料。这种材料能承受高达110兆帕的压强，能够帮助人类在万米深海中优雅而从容的说出一句，你好海洋。然而奋斗者号除了要克服被深海压力摧毁的危险，更要克服巨大压力返回海面的困难。工程师将数千万颗纳米级大小的空心玻璃微珠用特殊树脂粘合在一起。这种密度轻于海水且极度抗压的浮力材料，能够帮助奋斗者号在深海线下压载铁后，克服海底巨大压力，将奋斗者号拉回海面。抖音。 这是世界上最长的跨海大桥。港珠澳大桥由我国自主设计建造，总投资高达1269亿。大桥全长55公里，宽33.1米，其中包含22.9公里的桥梁工程和6.7公里的海底隧道。隧道有两个人工岛连接，设计寿命120年，可抵御八级地震、十六级台风，甚至是30万吨的撞击，无论是建筑规模还是施工难度都称得上是世界顶尖。本期视频，茶余就和大家一起参观一下这座奇迹大桥的建造过程。面积1100平方公里的香港，是亚洲金融进出口和旅游最火活跃的地区。从小渔村发展起来的珠海是我国最适合居住的海滨城市。21平方公里的澳门是世界上人口密度最大的地区之一。为了给三座城市带来更大的发展空间，建筑工程师们要在海上建造一座跨海大桥，将它们连接在一起。三座城市之间的伶仃洋是全球最重要的贸易航道，每天有4000艘船只穿行。而且零丁洋是一个典型的弱洋流海域，珠江每年都会夹杂着大量泥沙涌入，一旦桥墩将阻水率增加到10%以上，就可能造成零丁洋泥沙沉积，从而阻塞航道。除了桥墩数量，工程师还要解决轮船通航的问题。目前这个航道的通航等级是10万吨，但未来将会增加到30万吨，要满足这个等级，修建的桥面高度就要超过80米，相当于26层楼，高桥塔更是高达200米，在这么高的桥上开车并不舒适。而且周围的香港机场也不允许有超过88米的建筑物阻碍航线。就在设计师们一筹莫展之际，一个疯狂大胆的想法提了出来，那就是放弃海面桥梁，在海面以下修建一座超长的海底隧道。2009年这个方案得到了批准，根据计算，这个海底隧道道将会长达6.7公里，搭配22.9公里的跨海大桥，能够将以往4个小时的路程缩短到30分钟，但工程的复杂难度也可想而知。抖音。 今天上午九点，神舟五号载人飞船发射升空。大约十分钟之后，火箭按计划把飞船送入预定轨道。我一定会圆满完成任务的。请等待我的好消息。中国人怎么不行啊？所有人为了迈出的第一步，做了太多太多的准备和付出。我不能让他出一点点差错，任何的话就会造成对钱，这是一种对民族的作用是。星空浩瀚无比，探索永无止境。这仅仅只是一个开始。我们就向着宇宙更高、更远、更深的地方不断起航。哇哇哇发射来了。我们正在创造更美好的世界，我们在努力触摸想象力和创造力的边界。而我随时准备接受足球的挑选，去执行更为艰巨的任务。我记得我们自己看了一篇文章，说大圣意欲何为？踏南天碎。云霄若一去不返。若一去不返。人类不能光在去强化。准备完毕。出发。抖音。 这是我们小时候课本里面都学过的河北赵州桥，它跟万里长城齐名，1400多年来，他经历了十次水灾、八次战乱和多次的地震，都毫发无伤，被美国土木工程协会同万里长城一起选为中国的两大建筑奇迹。很难想象一座桥竟能媲美万里长城，更关键的是1400多年前没有钢筋水泥，古人是如何把赵州桥给建起来的呢？赵州桥是一座拱桥，但赵州桥和一般的拱桥还有点不一样，一般拱桥桥背是拱起来很高的半圆形，这样才符合力学的原理，才会很牢固。但赵州桥却只有微微的弧度，在赵州桥上步行就如履平地，但从拱桥的建筑上来讲就很难做到，按常理，弧度越小的桥，支撑力就越小，特别容易坍塌，但事实上，它比任何桥都坚固。很难想象，1400多年前，没有钢筋水泥，也没有专业设备，古人是如何做到的呢？原来，他们把贝壳磨成粉末，加入糯米，加入一种特制石灰，用这些东西做成石块，这些石块不仅坚硬，重量还很轻。之后再用铁水浇灌，把这些石块牢牢地粘在一起。由于铁水太重，他们还加入了一种特殊的东西蓖麻。古人是怎样研究出来的，并把这些奇奇怪怪的东西用来做建筑。但就是这种不同寻常的组合，创造出了千年不倒的奇迹，真的不得不佩服古人的智慧。 都江堰是如何造就成都这个天府之国的呢？它的工作原理到底有多巧妙？本期视频与你一探究竟。都江堰位于成都平原的西北角，是当今世界年代最久远、最宏大的水利工程之一。然而提到都江堰，不得不提到岷江，岷江是长江上游的一个重要支流，发源于四川北部的岷山，几千年来孕育着世世代代的成都平原老百姓。然而，在还没有修建都江堰之前，每逢汛期或干旱时，都是整个成都平原的一个坎。因为在夏季雨水季节时，由于岷江河道又平又宽，再加上江中不断堆积的泥沙，导致河床被抬高，从而导致成都平原洪灾不断，百姓民不聊生。而在冬季干旱季节，因为都江堰西南部是玉垒山，阻碍了江水东流，让百姓常年缺水而得不到解决。然而，事情的转机发生在公元前272年，秦国攻灭霸署后，准备把成都平原打造成一个超级粮仓，并命令李冰父子驻守成都平原。父子二人到这里后，第一件事是先解决水资源的问题，并对岷江进行了严密的考察，且得出了相应的解决方案。首先是先解决干旱问题，要想将岷江的水灌溉整个平原，其关键就在于玉垒山的阻挡。而在那个没有炸药的年代，怎么开凿山体就是个很大的问题。后来，李冰父子想到了热账冷缩的原理，先是用火高温烧制岩石，然后再用冷水浇灭，这样岩石就会更加疏松，便于开凿，最终开闸出一个宽17米的口子，被称为宝瓶口。岷江的水就可以顺流而下，灌溉整个成都平原，这样干旱的问题也就解决了。接下来就是洪涝问题。为了顺应水流的水势，李冰父子决定在江中修建一个分水堤，将岷江一分为二，也就是今天看到的外江和内江。外江宽而浅，内江深而窄，正由于内外江的宽度和深度不同，也造就了他们不同的功能作用。当在秋冬枯水期时，岷江水有60%流向更深的内江，40%流向更并且的外江，从而保证了枯水期成都平原的用水量，当在春夏雨水季节的时候，40%的江水流向内江，60%的流向外江，为此保证了内江下游避免洪涝的迫害。不仅如此，分水滴还有分沙的作用。根据弯道的水流的规律，表层水会流向凹岸的内江，而底层水会停留在凸岸的外江。因此外江就分走了80%的泥沙，而仅有20%的泥沙流向内江，这样就很好的实现了风沙的作用。而分水滴因为形似鱼的嘴，后来被称为鱼嘴。那如果宝瓶口万一堵了怎么办？然而李冰父子已经想到了方案，就是在内江修建一条长200米、高两的飞沙堰。当内江的水呼啸而来时，就会在宝瓶口处形成环形水流，直到水位高于飞沙堰后，就会携带泥沙顺势流到外江，从而达到了再次分流分沙的效果。渡江验这个超级工程建成后，每个分水口相互制约，协调运行，起到了分水、排沙、泄洪的作用，从而孕育了整个成都平原，也让成都平原成为当时秦国最大的粮仓之一，为后来秦国统一六国打下坚实基础。时至今日，都江堰已有2300年，它仍然在成都平原中发挥着巨大的作用，也成就了成都这个天府之国。抖音。