9.3 跨学科实践：船闸 作业设计-2024-2025学年物理教科版八年级下册

9.3跨学科实践 ：船 闸 设计教师 张洁 1、 课程标准：无 2、 教学目标 【物理观念】理解船闸工作原理，认识船闸是连通器原理的应用，能阐述连通器里液体不流动时液面的特点。 【科学思维】通过分析船闸中闸门与阀门的操作顺序对水面高低的调节，发展逻辑推理和科学论证能力。 【科学探究】经历设计、制作、测试船闸模型的过程，掌握科学探究的方法，提高动手实践和解决实际问题的能力 【科学态度与责任】了解三峡大坝及船闸的力学原理，体会物理学对社会发展的重要贡献，增强民族自豪感和爱国主义情感；培养关注国家重大工程、关心社会发展的责任感，树立正确的科学观和价值观 三、重点与难点 重点是船闸的连通器原理、模型制作方法与步骤。 难点是理解船闸各组件（闸门、阀门、输水系统）的协同作用。解决模型制作中的实际问题，如密封性、材料选择等。 四、知识点 连通器的原理的运用、 液体传递压强的特点 五、知识点与作业题目对应表 知识点 目标要求 习题 类型 题目 数量 难易程度 （易、适中、难） 连通器的原理的运用 了解连通器原理 选择题、 填空题 探究题 11 易、适中、难 液体传递压强的特点 了解液体内部压强特点 选择题、填空题 2 易、适中 跨学科实践 利用本节课知识制作船闸模型 实践活动 1 适中 巩固性作业 1.下列实例中，属于利用连通器原理工作的是 A．抽水机 B．密度计 C．吸尘器 D．液位计 2.关于连通器原理的说法中正确的是 A．连通器中的液体只要不流动了，液面就是相平的 B．连通器原理只能通过实验来验证 C．连通器中只有一种液体时，液面必定相平 D．以上说法都不全面 3.如图所示的装置中，没有利用连通器原理的是（　　） A．茶壶 B．船闸 C．锅炉水位计 D．盆景自动供水器 4.船只通过大坝需要利用船闸，现有一艘船从上游往下游行驶通过船闸，如图所示，请你指出船只通过船闸的顺序（　　） A．a，c，b,d B．C,a,d,b C．c，a，b,d D．a,b,c,d 5.如图所示，公路两侧的甲、乙两条水渠由路面下的倾斜涵洞相连，两渠水面相平，关于涵洞水流方向的正确说法是（　　） A．由于水向低处流，涵洞中的水从乙流向甲 B．由于甲侧涵洞口在水下位置较深，压强较大，涵洞中的水由甲流向乙 C．由于水渠乙中水较深，故水由乙流向甲 D．由于两渠构成连通器，水面已经相平了，所以涵洞中的水不流动 拓展性作业 6.如图所示，小明将压强计的探头放入水中的某一深度处，记下U形管中两侧液面的高度差h为4cm，U形管内液体密度为 ，g取 。下列说法正确的是（　　）    A．图中压强计是连通器 B．仅将压强计探头向下移动，U形管中左右液面的高度差不变 C．仅向水中加入食盐，U形管中左右液面的高度差变小 D．图中金属盒所测位置处液体的压强为400Pa 7.静止在连通器内的同种液体，各部分直接与大气接触的液面总是保持在 上。应用：茶壶、锅炉水位计、水塔与自来水管、船闸等。 8.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”）。 9.如图所示，船由下游经过船闸驶往上游，船在下游要进入闸室时，先关闭阀门A和闸门C，再打开阀门 ，当闸室中水位与下游水位 时打开闸门D，船就可以驶入闸室。 10．如图，茶壶的壶嘴和壶身构成了 ，因此两液面相平。若壶中水深为15cm，则水对壶底的压强为 Pa。 11.阿迪同学暑假参观三峡工程,他对船闸很感兴趣,于是查阅了相关资料: 三峡船闸总长1 621 m,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)。每个闸室水位变化超过20 m,因而三峡船闸的闸门非常高大,其首级人字闸门每扇门高40 m,宽20 m,厚3 m,闸门是用密度为5×103 kg/m3的材料制成的。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg) (1)如图表示船只通过船闸的情况。甲、乙、丙、丁不表示时间发生的顺序,而是四幅图的序号。请仔细搜集图中给你的信息,做出以下判断:这四幅图是表示船只从上游驶往下游,则按时间的先后排列的顺序是　　　　。  (2)若把闸门竖放在水平地面上,每扇闸门的重力为　 N,对地面的压强为 　Pa。  (3)某一天有轮船通过首级闸室时,闸室内水面低于闸门顶端3 m,闸门上离闸门底部2 m处有一个面积为5 cm2的铁钉,则闸室内水对铁钉的压力为 　 N。  探究性作业 12.探究实验题：船闸的工作原理与模型制作 透明塑料瓶（2个，分别作为闸室和上下游水道）、 吸管、橡胶管、止水夹（模拟阀门） 硬纸板（制作闸门）、 水、食用色素（便于观察水位、）刻度尺、量杯、 小船模型（可用木块代替）。 1.搭建模型 将一个塑料瓶横向切开，保留底部作为闸室；另一个塑料瓶纵向切开，作为上下游水道。 用吸管和橡胶管连接闸室与上下游水道，安装止水夹控制水流用硬纸板制作可开合的闸门，固定在闸室两端。 2.模拟船只从下游驶向上游 步骤一：关闭上游阀门（止水夹A）和下游闸门（B），打开下游阀门（止水夹C），使闸室与下游水道连通。向闸室注水至与下游水位相平 步骤二：关闭下游阀门（C），打开上游阀门（A），观察闸室内水位变化，直至与上游水位相平 步骤三：打开上游闸门（D），将小船模型从上游引入闸室，记录现象。 3.分析与总结 绘制船闸工作流程图，标注阀门和闸门的开合状态。 思考：若船闸中使用不同液体（如盐水和淡水），是否会影响水位相平？为什么？ 4.数据分析与结论 (1)通过实验发现，船闸通过控制阀门和闸门，使闸室分别与上游或下游构成______，从而实现水位调节。 (2)液体静止时，连通器内液面高度______，与容器形状无关。 (3)船闸的多级设计（如三峡船闸）可降低单级闸门承受的______，提高安全性。 (4)若上游水位比下游高20米，计算船闸底部受到的最大压强差______。 （ρ水=1.0×10³ kg/m³，g取10 N/kg）。 跨学科实践 尝试设计未来船闸方案（如智能控制、节能输水系统） 六、作业设计意图 巩固性作业：适合全体学生，结合课程标准和教材内容上，设计了5个小题，这5道小题都是让学生感知液体连通器原理及应用，理论联系实际，从生活走向物理。 拓展性作业：面对大部分学生，考察学生对于连通器原理的理解，液体压强与固体不同，与深度有关而与形状没有关系。第11题利用生活实例让学生进一步感知物理就在我们身边， 探究性作业：针对部分同锻炼学生的判断能力。并且在这个题中还设计意图。 跨学科实践：结合物理（连通器、液体压强）与工程实践（模型设计），体现STS理念。 通过现象观察和问题分析，强化“模型法”在物理研究中的应用的科学思维培养。 ：在动手操作中增强实践能力，激发对水利工程的兴趣与民族自豪感的核心素养提升。 七、评价标准 新课程标准指出：要构建新的评价体系才能全面反映学生认知水平，促进评价主体地多元化，将教师评价、自我评价、学生之间的相互评价相结合，加强学生自我评价和学生之间的相互评价。所以本次作业我主要采取自评、生生互评、师评三种形式组合的方式。 1.自评与参考答案 题号 答案 做错原因 教师评价 1 D 2 D 3 D 4 C 5 D 6 D 7 同一水平面 8 > 不流动 9 B 相平 10 连通器 11 甲丙乙丁　(2)1.2×108　2×106 12 1.连通器；2. 相平；3. 压强差（或水压）。 拓展计算：Δp=ρgh=1.0×10³×10×20=2×10⁵ Pa。 2.学生互评 同学们通过组内交流对结果做出评价，通过让学生评估和反馈彼此的学习成果和表现，以促进学生之间的合作和共同成长。促使学生更加主动地学习，学生的批判性思维能力将得到提高，培养学生的团队协作精神和沟通能力。 3.师评 依据学生的学习情况，进行客观全面的评价，并发现问题并及时调整教学方法提高教学效果，通过评价，学生可以及时了解自己的学习情况，得到反馈和指导，从而提高学习动力和积极性。 学科网（北京）股份有限公司 $$