9.3 跨学科实践：船闸-【学海风暴】2025-2026学年八年级下册物理同步备课（教科版）

3 跨学科 已实践项目解读 一、船闸的力学原理 1.观察教材第54页图9-3-2第一个图可 知，阀门A打开，B关闭，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。 2.观察教材第55页图9-3-2第二个图 可知，关闭阀门A和下游闸门，打开阀门B,水 从上游流向闸室。 3.观察教材第55页图9-3-2第三个图 可知，闸室中水面与上游相平时，打开上游闸 门，船驶往上游。 二、设计、制作一个船闸 1.船闸包括闸首、闸门、阀门、闸室、输水 系统、引航道等部分。 2.根据掌握的知识进行工程设计，根据设 计说明和设计图纸制作模型，并进行模型展示 和现场答辩。 已实践专项训练 1.我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程 三峡大坝（如图甲）设计成上窄下宽的形状， 主要是因为液体压强随 增加 而增大。大坝高185m,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。 解决这个问题的途径就是修建船闸（如图 乙)，此时闸室和 构成连通器。 下游闸门 上游闸门 闸室 下游 阀门 阀门 乙 2.(2025成都)三峡大坝是当今世界上最大的 水利枢纽。轮船过大坝要经过五级船闸，船 Λ52 八年级物理JK版 实践：船闸 闸应用了连通器原理，下列器具利用了该原 理的是 () A.茶壶 B.密度计 C.高压锅 D.液体温度计 3.三峡船闸是世界上最大下游闸门D上游闸门C 闸室 的人造连通器。右图所 示的是轮船通过某段船 阀门B 阀门A 闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀 门B关闭。下列说法正确的是 ( ) A.闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A 两侧的压强相等 B.闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A 右侧的压强较大 C.闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B 右侧的压强较大 D.闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B 两侧的压强相等 4.如右图所示，三峡大坝上、下 游的水位落差很大，为保障 正常通航，大坝左岸修建了 五级船闸以逐级降低水位。假设某扇闸门宽 20m,闸门外的水位高20m。(g取10N/kg) (1)这扇闸门的外底部受到水的压强是 多少？ (2)已知闸门所受水的平均压强等于闸门底 部受到水的压强的一半，则这扇闸门的外侧 所受水的压力是多少？每人施加推力 500N,闸门抵挡的水的压力相当于多少人 同时施加的推力？ 5.新考法请阅读材料并回答问题。 大船过三峡 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：下游的船只驶 往上游，怎样把这些船只举高一百多米？上 游的船只驶往下游，又怎样让船只徐徐降落 一百多米？解决这两个问题的途径就是修建 船闸和升船机。“大船爬楼梯，小船坐电 梯”—可以这样形象地描绘船只过大坝的 两种方式。“楼梯”是双线五级船闸（如图甲 所示)，“电梯”则是升船机（如图乙所示）。 三峡船闸主体段长1621m,是世界上 最大的船闸。船闸由闸室和上、下游闸门及 上、下游阀门等组成。轮船如何穿越这座举 世无双的“楼梯”？假如一艘轮船由下游通 过船闸驶往上游，轮船要经过五个闸室，使 船体逐次升高。首先从下游驶来的轮船要 通过五闸室，先将阀门B打开，五闸室水位 降到与下游水位一致，打开下游闸门D,轮 船进入五闸室，如图丙所示；关闭下游阀门 B和下游闸门D,打开阀门A,输水系统充 水抬高五闸室水位，轮船随五闸室水位上升 而上升；当水位与四闸室水位齐平时，关闭 阀门A,打开五闸室闸门C,轮船就这样 “爬”过一级阶梯，轻松驶入四闸室。如此上 升，直至驶出一闸室，进入高峡平湖。如果 轮船是从上游往下游走，过程正好相反。三 峡船闸有两条道，一边上行，一边下行，互不 干扰。轮船通过三峡大坝约2小时35分钟。 三峡升船机主要通行3000吨级以下的 大型客轮、旅游船，以及部分运送鲜活物资 的货船，过坝时间约为40分钟。船只过坝 时驶入船箱，4组相同功率的驱动机构将船 箱和船只一同举升，最大爬升吨位高达 1.55万吨，最大爬升高度113米。 。五闸室 下游 三四闸室 水道 B 丙 (1)三峡船闸是世界上最大的人造连通器。 打开闸门前，当连通器中的水 (选填“流动”或“静止”)时液面相平，使船能 够平稳驶过船闸。 (2)轮船下行离开四闸室进入五闸室，打开阀 门A,关闭阀门B,五闸室和 (选填“四闸室”或“下游水道”)构成连通器。 (3)升船机举升质量为1.55万吨的船箱和船 只时，每组驱动机构的升力为 N。(g取10N/kg) (4)对比升船机和船闸，甲同学觉得五级船 闸过于烦琐，设计成一级船闸船舶通行更为 快捷。乙同学认为如果设计成一级船闸，闸 门和阀门将承受巨大的压力，特别是阀门， 将有很大的安全隐患，五级船闸才是较好的 方案。你支持谁的观点？请叙述你的理由， 可用材料中的数据加以分析说明。 下册第9章2液体的压强 ®课内基础闯关 1.下上2.乙深度越大 3.正比> 4.2×10380【解析】由题意可知，桶中装满水时，水的 深度等于最短的木板高度，即h=0.2m,则桶底受到水 的压强p=p*gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m= 2×103Pa,桶底受到水的压力F=pS=2×103Pa×4× 10-2m2=80N。 5.解：(1)水在距容器底部10cm的A处所产生的压强 p=pghA=1.0×103kg/m3×10N/kgX0.3m=3× 103Pa (2)水对容器底的压强 p1=pgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4× 103Pa 水对容器底的压力 F,=p1S=4×103Pa×100×10-4m=40N (3)容器对水平桌面的压力 F8=G8=G+G=5N+45 N=50N 容器对水平桌面的压强 50N b:=S100X10-m =5×103Pa 6.C ®课外拓展提高 1.2×103减小2.>不流动 3.小于大于【解析】倒放和正放相比，对桌面的压力 不变，但受力面积变小，由力5可知，矿泉水瓶对突 面的压强变大，即pA<p:;正放时，瓶子中的水柱是 粗细相同的，瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重 力，倒放时，瓶子中的水柱上面粗，下面细，瓶盖受到 的压力小于瓶中水的重力，瓶中水的重力是一定的， 所以正放时水对瓶底的压力大于倒立时水对瓶盖的 压力，即FA>FB。 4.D5.C 6.D【解析】薄塑料片刚好脱落时，薄塑料片受到的水 向上的压强和煤油向下的压强相等，p水=煤油，即 P水gh水=P煤潮gh煤油，则煤油在管内的高度h型油= p*h水-1.0g/cm3×12cm 0.8 g/cm =15cm。故D正确，A、 P煤油 B、C错误。 7.(1)形变压强(2)增大相等(3)下密度 (4)=0.8 【解析】(1)该仪器探头由空金属盒蒙上橡皮膜构成， 探头通过橡胶管连在U形管上，将探头放在液体里， 橡皮膜就会发生形变，U形管左右液面就会产生高度 差，高度差的大小反映了橡皮膜所受压强的大小。 (2)小渝将支架固定在透明桶上，向桶中缓慢加水至 图乙所示位置，观察到U形管左右液面高度差逐渐变 大，分析可知，同种液体内部压强随深度的增加而增 大；只改变图乙中探头的方向，观察到U形管左右液 面高度差不变，说明同种液体内部同一深度，向各个 10 八年级物理JK版 方向的压强大小相等。(3)观察图乙、丙，为保持探头 所处深度相同，应将图丙中探头向下移动，移动后发 现U形管左右液面的高度差比图乙大，可初步得出液 体内部压强与液体的密度有关。(4)根据液体压强公 式p=pgh可知，U形管左右液面再次相平，说明左右 两侧液体对探头的压强相等，即P水gh,=P盐水gh2,则 p水h,=p盐水h2;将右侧盐水换成另一种液体，当U形 管左右液面再次相平时，右侧探头所处深度液= 11cm,由p水gh1=p掖gh液可得，1.0×103kg/m3X 10N/kg×0.088m=P腋×10N/kg×0.11m,解得p腋 =0.8×103kg/m3=0.8g/cm3。 巴核心素养提升 >减小【解析】由图可知，压强计的探头在两种液 体中的深度相同时，U形管中左边液面的高度低于右 边，说明甲容器中液体产生的压强更大，故可判断出 甲容器中液体的密度更大，即p1>p2;若要使U形管 中的液面再次相平，根据p=pgh可知，应减小甲容器 中的探头在液体中的深度。 3跨学科实践：船闸 ©实践专项训练 1.深度上游 2.A3.A 4.解：(1)水位高20m,这扇闸门的外底部受到水的压强 p=p水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2X 105Pa (2)根据题意可知，闸门所受水的平均压强 1 =)p=2X2X103Pa=1X10P9 闸门的受力面积S=20m×20m=400m 力二。可知，这扇闸门的外侧所受水的压 F=b'S=1×105Pa×400m2=4×107N 每人施加推力500N,则需要的人数 4×10N n =8×10 500N 5.(1)静止(2)四闸室(3)3.875×102(4)支持乙同 学的观点。因为液体压强随深度的增加而增大，如果设 计成一级船闸，闸门和阀门将承受巨大的水的压强和压 力，特别是阀门，将有很大的安全隐患。（合理即可） 【解析】(1)由题意可知，三峡船闸属于连通器，打开闸 门前，当连通器中的水静止时液面相平。(2)由图丙 可知，打开阀门A,关闭阀门B,五闸室和四闸室构成 上端开口、底部连通的连通器。(3)升船机举升时的 最大升力Fa=G=mg=1.55×10kg×10N/kg= 1.55×10°N。因为一共有4组相同功率的驱动机构， 所以每组驱动机构的升力F=×F。=寻×1.5× 10N=3.875×10N。(4)由于三峡大坝的上、下游 水位落差很大，根据液体压强随深度的增加而增大可 知，如果设计成一级船闸，闸门和阀门将承受巨大的 水的压强和压力，特别是阀门，将有很大的安全隐患， 因此，五级船闸才是较好的方案。