跨学科实践：我国造船技术的发展-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练

跨学科实践：我国造船技术的发展 【考点一 轮船的原理】 通过将船做成空心来增大排开液体的体积，从而增大浮力。 排水量：满载时排开水的质量。 【考点二 轮船发展历史】 时期 年份 标志性事件/船舶 人物/国家 技术意义 人力明轮 约780年 唐代车轮船 李皋（中国） 首现机械推进概念 蒸汽明轮 1807年 “克莱蒙特号”试航成功 富尔顿（美国） 蒸汽动力商业化开端 螺旋桨革命 1845年 “响尾蛇号”拖拽竞赛 英国海军 螺旋桨效率超越明轮 铁船时代 1843年 “大不列颠号”首航 布吕内尔（英国） 铁壳+螺旋桨奠定现代船基础 邮轮转型 1960年代 民航冲击传统邮轮 全球 功能转向海上度假 国产技术突破 2024年 “爱达·魔都号”交付 中国船舶集团 突破大型邮轮欧洲垄断 【题型一 轮船的原理】 1．如图甲所示是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，“梦想”号满载排水量为42600t.如图乙所示，某次钻探中，科研人员通过绳索在隔水管内将一块质量为500g的地质岩样品竖直向上匀速提升了，下列说法正确的是（　　） A．轮船通过改变自身重力实现漂浮 B．满载时船受到的浮力为 C．钻探过程中绳索对样品做功 D．轮船从淡水江河进入大海，浸入水中深度变大 【答案】B 【详解】A．轮船通过改变排开水的体积（排水量）来实现漂浮，而不是改变自身重力，故A错误； B．满载时船受到的浮力F排=G排=m排g=42600×103kg×10N/kg=4.26×108N，故B正确； C．样品重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N 匀速提升1×104m做功W=Gh=5N×1×104m=5N×104J，故C错误； D．轮船从淡水进入海水时，由于海水密度大于淡水，根据浮力不变时ρ液增大则V排减小的原理，浸入深度会变小，故D错误。 故选B。 2．如图是我国自主研制建造的052B型驱逐舰首舰“广州舰”。该舰在海上航行的过程中，发射导弹后（　　） A．受到的浮力大于它自身受到的重力 B．受到的浮力不变 C．受到的浮力变小 D．会下沉一些 【答案】C 【详解】A．驱逐舰在海上漂浮，根据漂浮条件，浮力等于重力。发射导弹后，驱逐舰重力减小，此时浮力等于减小后的重力，并非浮力大于重力，故A不符合题意； BC．驱逐舰发射导弹后，自身重力减小，且始终处于漂浮状态，因为漂浮时F浮=G，重力G减小，所以浮力也会减小，故B不符合题意，C符合题意； D．由阿基米德公式变形式可知，当舰艇的浮力变小时，该舰排开液体的体积变小，所以舰身会上浮一些，故D不符合题意。 故选C。 3．一艘船从东海驶入黄浦江时，船身受的浮力会（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．先变大后变小 【答案】C 【详解】船在东海和黄浦江均处于漂浮状态，根据漂浮条件可知：船受到的浮力大小等于重力大小，而船的重力不变，则船受到的浮力大小不变。 故选C。 4．两艘完全相同的轮船停靠在水中，甲船装满货物，乙船尚未装满货物，则（　　） A．甲船所受的浮力大于重力 B．乙船所受浮力小于重力 C．甲、乙两船所受浮力相等 D．甲船所受浮力大于乙船所受浮力 【答案】D 【详解】AB．两船均应漂浮于水面，故两船所受浮力均等于自身的重力，故AB不符合题意； CD．船受到的浮力等于其重力，甲船装满货物后重力大于乙船，故甲船所受浮力大于乙船所受浮力，故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．2023年12月27日，中国首艘超深水大洋科考钻探船——“梦想”号顺利完成首次试航。“梦想”号总重为33000t，具备海域11000m的钻探能力。海水密度为，取10N/kg，下列说法正确的是（　　） A．“梦想”号从大海驶入内河会上浮一些 B．“梦想”号从大海驶入内河，其船底受到的水的压力变小 C．“梦想”号静止在海面时，排开海水的体积为 D．海面下1000m深处海水的压强为 【答案】D 【详解】A．“梦想”号从大海驶入内河，仍处于漂浮状态，浮力等于重力，但液体的密度减小，则排开液体的体积增大，船会下沉一些，故A错误； B．根据浮力产生的原因，浮力等于上下表面的压力差，船只有下表面有压力，则下表面的压力大小等于浮力，其大小不变，故B错误； C．排开海水的体积为 故C错误； D．海面下1000m深处海水的压强为 故D正确。 故选D。 6．2024年5月1日，我国第三艘航空母舰“福建舰”从上海江南造船厂码头解缆启航，赴相关海域开展首次航行试验。如题图所示，当航母舰载机全部飞回航母后，下列说法正确的是（　　） A．航母将下沉一些，排水量减小，所受浮力减小 B．航母将浮起一些，排水量减小，所受浮力减小 C．航母始终漂浮，排水量不变，所受浮力不变 D．航母将下沉一些，排水量增大，所受浮力增大 【答案】D 【详解】航母在水面始终漂浮，浮力始终等于重力。当航母舰载机全部飞回航母后，航母重力变大，浮力也变大。根据，在液体密度不变情况下，排开液体体积变大，故航母会下沉一些，故ABC错误，D正确。 故选D。 7．为了航行安全，远洋轮的船体需标有国际航行载重线，即轮船满载时的“吃水线”。如图所示是某船满载时在不同水域、季节时的“吃水线”，该船在不同水域、季节航行时，水（海水）面正好与“吃水线”相平，当船从北大西洋驶向印度洋时（忽略燃料质量变化），下列分析正确的是（　　） A．这艘船受到的浮力变小 B．这艘船排开海水的质量变小 C．印度洋海水密度比北大西洋海水密度大 D．这艘船排开海水的体积变大 【答案】D 【详解】AB．当船从北大西洋驶向印度洋时，忽略燃料质量变化，船的质量不变，船始终漂浮在水中，浮力等于重力，浮力不变，根据阿基米德原理，浮力始终等于排开液体的重力，故这艘船排开海水的重力不变，排开海水的质量也不变，故AB错误； CD．从图中可以看出，当船从北大西洋驶向印度洋时，吃水线上升，这艘船排开海水的体积变大，浮力不变的情况下，变大，根据阿基米德原理，密度变小，印度洋海水密度比北大西洋海水密度小，故D正确，C错误。 故选D。 8．“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，其配置有电磁弹射和阻拦装置，满载排水量为8万余吨。（g取10N/kg）下列说法正确的是（　　） A．若航母上的舰载机起飞后，航母会下沉一些 B．航母从密度大的海域驶入密度小的海域后所受的浮力不变 C．航母满载时受到的浮力约为 D．排水量指的是航空母舰排开水的重力 【答案】B 【详解】A．航母漂浮在海面上，所受的浮力等于自身的重力，舰载机起飞后，航母的自重减小，则所受的浮力减小，据阿基米德原理知，排开水的体积减小，航母会上浮一些，故A错误； B．航母从密度大的海域驶入密度小的海域，这个过程航母一直漂浮，所受的浮力等于自身重力，重力不变，则浮力不变，故B正确； CD．航母满载时的排水量为8万余吨，则满载时排开水的质量为8万余吨，排开水的重力约为 则航母此时所受的浮力约为，故CD错误。 故选B。 9．轮船的漂浮原理是采用“空心”的办法： 物体排开水的体积，使物体受到的浮力更大。中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰，舰长304m、舰宽70.5m，满载时排水量达67500t。满载时所受的重力为 N，所受的浮力为 N。（g取10N/kg） 【答案】 增加 【详解】[1]轮船之所以能够浮在水面上，是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力。 [2][3]航母满载时所受的浮力F浮=G排=m排g=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N 航母处于漂浮状态，满载时所受的重力为G=F浮=6.75×108N 10．如图所示，2024年5月8日，海军山东舰完成为期8天的首航试验任务，顺利返回造船厂码头，山东舰行驶的海域海水密度不一样，当山东舰由密度较小的海域驶入海水密度较大的海域时，受到的浮力 ，排水量 。（g取10N/kg）（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 不变 【详解】[1]由于山东舰始终漂浮，浮力始终等于重力，即，在航行过程中，山东舰的质量不变，所以山东舰的重力不变。重力不变，则浮力也不变。因此，当山东舰由密度较小的海域驶入海水密度较大的海域时，受到的浮力不变。 [2]排水量是指船满载时排开水的质量，排水量等于船自身的质量，山东舰的质量是不变的，所以其排水量也不变。 11．船舶“吃水线”的奥秘 “吃水线”是指船舶浮在水上时水面与船舶在船体上的交界线。载重线表示船舶在允许的最大载重情况时水面位置的水平线。各水平线的上缘是在各种航行情况时所允许的最高水面位置。载重线因航行季节航、区或船舶用途而异。 须依据国家法令要求，将载重线标志绘于船舷两侧的船长中点处，用以限制吃水以保证安全。不同字母表示船舶航行于不同海区及不同季节的载重线限制。 如果船吃水超过相应的载重线标志，港口监督部门将不准船出航。载重线标志如图所示，其中TF表示热带淡水载重线，即船舶航行于热带地区淡水中总载重量不得超过此线；T表示热带海水载重线；S表示夏季海水载重线，WNA表示北大西洋冬季载重线。除此以外船体上还有“冬季海水载重线 W”和“淡水载重线 F”。 “远望21”号是第1艘新一代运载火箭运输船，目前还有 1 艘同型船“远望 22”号姊妹船。首制船于2012年4月1日动工，2012年11月29日下水，满载排水量达9080 吨，吃水约5.8米。该船的任务是将陆上生产的运载火箭分段经由海上转运到位于海南的文昌火箭发射场组装发射。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)船舶航行于不同海区及不同季节的载重线位置是不同的，是因为不同海区及不同季节液体的密度 （选填：“相同”或“不同”），图中①号载重线表示 （选填：“W”或“F”）； (2)当船舶从热带海水区域驶入热带淡水区域时，船舶的吃水会有所变化，船舶的总重力不变，船舶受到的浮力 （选填：“变大”、“不变”或“变小”）； (3)“远望 21 号”火箭运输船满载时受到的浮力是 N。（g 取 10N/kg） 【答案】 不同 F 不变 9.08×107 【详解】(1)[1][2]船舶处于漂浮状态，浮力始终等于重力，重力不变所以浮力大小不变。由阿基米德原理知道，浮力大小等于排开液体的重力，所以载重线位置不同是由于液体的密度发生了变化。热带海水的密度稍小一些，海水的密度大于淡水，而①号载重线位于TF和T之间，说明此时水的密度应该大于热带淡水且小于热带海水，所以是淡水载重线 F。 (2)[3]船舶处于漂浮状态，浮力始终等于重力，重力不变所以浮力大小不变。 (3)[4]由阿基米德原理可知 12．阅读短文，回答问题。 第一艘国产航母——山东舰 2019年12月17日，中国首艘国产航母山东舰正式列装服役，它是我国独立自主建造的第一艘航母，百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备，其中舰载机是航母战斗力的核心，舰载机可以在航母上起飞、着落，执行各种军事任务。 （1）舰载机在航母上着落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，这个过程中，舰载机上飞行员的惯性 （选填“发生”或“不发生”）变化； （2）下列说法正确的是 A．舰载机在航母上着落时，舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力 B．舰载机在航母上着落后，航母所受的浮力大小不变 C．舰载机着落在航母甲板上，航母甲板不发生形变 D．航母沿直线匀速航行，停在水平甲板上的舰载机不受甲板对它的摩擦力 （3）如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N，则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力为 N。 （4）为庆祝“山东舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力。因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。这里的“高”是指啸叫声的 （选填“音色”、“响度”、“音调”）。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力为 N，焰火能够达到的最大速度为 。（火药的质量不计，g取10N/kg） 【答案】 不发生 D 4×105 音调 5 11m/s 【详解】（1）[1]惯性大小只跟物体的质量大小有关，在舰载机强行减速的过程中，舰载机上飞行员的质量不变，惯性大小不变。 （2）[2]A．舰载机在航母上着落时，舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是平衡力，两个力的大小相等，故A错误； B．舰载机在航母上着落后，重力增大，航母仍然漂浮，浮力等于重力，航母所受的浮力增大，故B错误； C．舰载机着落在航母甲板上，舰载机对甲板产生了压力，航母甲板会发生形变，故C错误； D．航母沿直线匀速航行，停在水平甲板上的舰载机与甲板之间没有发生相对运动，也没有发生相对运动的趋势，所以不受甲板对它的摩擦力，故D正确。 故选D。 （3）[3]航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，，航母受到的阻力 f=kv2 则 9×105N=k×(15m/s)2 解得k=4×103Ns2/m2；所以，当航母以10m/s的速度匀速航行时，受到的阻力 f′=kv12=4×103Ns2/m2×(10m/s)2=4×105N （4）[4]焰火速度快产生啸叫声的频率高，因此这里的高是指音调高。 [5][6]焰火的重力 G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N 恒定的推力 F′=6G=6×1N=6N 当焰火上升时，焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力，所以最大阻力 f=F′-G=6N-1N=5N 由图可知，当阻力最大为5N时，焰火能够达到的最大速度v=11m/s。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践：我国造船技术的发展 【考点一 轮船的原理】 通过将船做成空心来增大排开液体的体积，从而增大浮力。 排水量：满载时排开水的质量。 【考点二 轮船发展历史】 时期 年份 标志性事件/船舶 人物/国家 技术意义 人力明轮 约780年 唐代车轮船 李皋（中国） 首现机械推进概念 蒸汽明轮 1807年 “克莱蒙特号”试航成功 富尔顿（美国） 蒸汽动力商业化开端 螺旋桨革命 1845年 “响尾蛇号”拖拽竞赛 英国海军 螺旋桨效率超越明轮 铁船时代 1843年 “大不列颠号”首航 布吕内尔（英国） 铁壳+螺旋桨奠定现代船基础 邮轮转型 1960年代 民航冲击传统邮轮 全球 功能转向海上度假 国产技术突破 2024年 “爱达·魔都号”交付 中国船舶集团 突破大型邮轮欧洲垄断 【题型一 轮船的原理】 1．如图甲所示是我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，“梦想”号满载排水量为42600t.如图乙所示，某次钻探中，科研人员通过绳索在隔水管内将一块质量为500g的地质岩样品竖直向上匀速提升了，下列说法正确的是（　　） A．轮船通过改变自身重力实现漂浮 B．满载时船受到的浮力为 C．钻探过程中绳索对样品做功 D．轮船从淡水江河进入大海，浸入水中深度变大 2．如图是我国自主研制建造的052B型驱逐舰首舰“广州舰”。该舰在海上航行的过程中，发射导弹后（　　） A．受到的浮力大于它自身受到的重力 B．受到的浮力不变 C．受到的浮力变小 D．会下沉一些 3．一艘船从东海驶入黄浦江时，船身受的浮力会（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．先变大后变小 4．两艘完全相同的轮船停靠在水中，甲船装满货物，乙船尚未装满货物，则（　　） A．甲船所受的浮力大于重力 B．乙船所受浮力小于重力 C．甲、乙两船所受浮力相等 D．甲船所受浮力大于乙船所受浮力 5．2023年12月27日，中国首艘超深水大洋科考钻探船——“梦想”号顺利完成首次试航。“梦想”号总重为33000t，具备海域11000m的钻探能力。海水密度为，取10N/kg，下列说法正确的是（　　） A．“梦想”号从大海驶入内河会上浮一些 B．“梦想”号从大海驶入内河，其船底受到的水的压力变小 C．“梦想”号静止在海面时，排开海水的体积为 D．海面下1000m深处海水的压强为 6．2024年5月1日，我国第三艘航空母舰“福建舰”从上海江南造船厂码头解缆启航，赴相关海域开展首次航行试验。如题图所示，当航母舰载机全部飞回航母后，下列说法正确的是（　　） A．航母将下沉一些，排水量减小，所受浮力减小 B．航母将浮起一些，排水量减小，所受浮力减小 C．航母始终漂浮，排水量不变，所受浮力不变 D．航母将下沉一些，排水量增大，所受浮力增大 7．为了航行安全，远洋轮的船体需标有国际航行载重线，即轮船满载时的“吃水线”。如图所示是某船满载时在不同水域、季节时的“吃水线”，该船在不同水域、季节航行时，水（海水）面正好与“吃水线”相平，当船从北大西洋驶向印度洋时（忽略燃料质量变化），下列分析正确的是（　　） A．这艘船受到的浮力变小 B．这艘船排开海水的质量变小 C．印度洋海水密度比北大西洋海水密度大 D．这艘船排开海水的体积变大 8．“福建舰”是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，其配置有电磁弹射和阻拦装置，满载排水量为8万余吨。（g取10N/kg）下列说法正确的是（　　） A．若航母上的舰载机起飞后，航母会下沉一些 B．航母从密度大的海域驶入密度小的海域后所受的浮力不变 C．航母满载时受到的浮力约为 D．排水量指的是航空母舰排开水的重力 9．轮船的漂浮原理是采用“空心”的办法： 物体排开水的体积，使物体受到的浮力更大。中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰，舰长304m、舰宽70.5m，满载时排水量达67500t。满载时所受的重力为 N，所受的浮力为 N。（g取10N/kg） 10．如图所示，2024年5月8日，海军山东舰完成为期8天的首航试验任务，顺利返回造船厂码头，山东舰行驶的海域海水密度不一样，当山东舰由密度较小的海域驶入海水密度较大的海域时，受到的浮力 ，排水量 。（g取10N/kg）（以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 11．船舶“吃水线”的奥秘 “吃水线”是指船舶浮在水上时水面与船舶在船体上的交界线。载重线表示船舶在允许的最大载重情况时水面位置的水平线。各水平线的上缘是在各种航行情况时所允许的最高水面位置。载重线因航行季节航、区或船舶用途而异。 须依据国家法令要求，将载重线标志绘于船舷两侧的船长中点处，用以限制吃水以保证安全。不同字母表示船舶航行于不同海区及不同季节的载重线限制。 如果船吃水超过相应的载重线标志，港口监督部门将不准船出航。载重线标志如图所示，其中TF表示热带淡水载重线，即船舶航行于热带地区淡水中总载重量不得超过此线；T表示热带海水载重线；S表示夏季海水载重线，WNA表示北大西洋冬季载重线。除此以外船体上还有“冬季海水载重线 W”和“淡水载重线 F”。 “远望21”号是第1艘新一代运载火箭运输船，目前还有 1 艘同型船“远望 22”号姊妹船。首制船于2012年4月1日动工，2012年11月29日下水，满载排水量达9080 吨，吃水约5.8米。该船的任务是将陆上生产的运载火箭分段经由海上转运到位于海南的文昌火箭发射场组装发射。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)船舶航行于不同海区及不同季节的载重线位置是不同的，是因为不同海区及不同季节液体的密度 （选填：“相同”或“不同”），图中①号载重线表示 （选填：“W”或“F”）； (2)当船舶从热带海水区域驶入热带淡水区域时，船舶的吃水会有所变化，船舶的总重力不变，船舶受到的浮力 （选填：“变大”、“不变”或“变小”）； (3)“远望 21 号”火箭运输船满载时受到的浮力是 N。（g 取 10N/kg） 12．阅读短文，回答问题。 第一艘国产航母——山东舰 2019年12月17日，中国首艘国产航母山东舰正式列装服役，它是我国独立自主建造的第一艘航母，百分百实现了中国航母中国造。航母上配备大量先进装备，其中舰载机是航母战斗力的核心，舰载机可以在航母上起飞、着落，执行各种军事任务。 （1）舰载机在航母上着落时必须适时放下舰钩，钩住甲板上的拦阻索，达到强行减速的目的，这个过程中，舰载机上飞行员的惯性 （选填“发生”或“不发生”）变化； （2）下列说法正确的是 A．舰载机在航母上着落时，舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力 B．舰载机在航母上着落后，航母所受的浮力大小不变 C．舰载机着落在航母甲板上，航母甲板不发生形变 D．航母沿直线匀速航行，停在水平甲板上的舰载机不受甲板对它的摩擦力 （3）如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比，当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N，则当航母以10m/s的速度匀速航行时受到的阻力为 N。 （4）为庆祝“山东舰”列装服役，各种焰火缤纷绽放。有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重6倍的恒定的推力。因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。这里的“高”是指啸叫声的 （选填“音色”、“响度”、“音调”）。经实验测量，这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力为 N，焰火能够达到的最大速度为 。（火药的质量不计，g取10N/kg） 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