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(共21张PPT)
第5节 跨学科实践 潜艇
第十章 流体的力现象
潜艇是一种利用力学原理控制沉浮，能够在水下执行任务的舰艇。你知道潜艇是如何上浮和下潜的吗？
新知引入
1.理解潜艇控制沉浮的原理。
2.了解中国潜艇的发展史。
3.学会制作简易潜艇模型。
学习目标
1.工作原理
鱼儿通过改变鳔的大小使其
在水中沉浮。
借鉴鱼类的沉浮，设计出有“鳔”的潜艇。通过人工的方法排水、吸水，来改变潜艇自身所受的重力。
通过排水、充水，来改变自身所受的重力从而达到上浮和下沉的目的。
打开舱门充水，潜艇下沉；将压缩空气压人水舱，排出海水，潜艇上浮。
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知识点一：潜艇的沉与浮
①当潜艇漂浮水面时
潜艇可自动调整平衡状态。
G＞F浮，艇体自动下沉，浸没在水中的体积增大(V排)，F浮增大，达到新的平衡状态。
F浮＞G，艇体自动上浮，部分露出水面，浸没在水中的体积减小(V排)，F浮减小，达到新的平衡状态。
2.工作过程
②当潜艇在水下时
潜艇通过排水、充水进行控制。
上浮时：
打开进气阀门，将压缩空气压人水舱，排出海水，
潜艇受到的重力减小，G下潜时：
打开进水阀门充水，使水流进入水舱，潜艇受到的
重力增大，G＞F浮，潜艇下潜。
控制物体沉浮的方式
讨论交流
控制潜艇的沉浮与上一节控制鸡蛋的沉浮采取的方式有什么不同？
控制鸡蛋的沉浮
控制潜艇的沉浮
控制鸡蛋的浮沉是通过改变液体的密度从而改变鸡蛋受到的浮力来实现的。
通过排水、充水，来改变自身所受的重力从而达到上浮和下沉的目的。
　 当潜艇潜入深水时，由于不同区域海水密度不同，浮力也会不同。此时，必须精确地调整潜艇水舱中水的多少，改变潜艇整体所受的重力，使之与浮力相等，才能达到新的平衡，保持悬浮状态。可见，精确控制潜艇重力，是潜艇正常工作的关键。
　　军用潜艇是国家海军的重要海上作战武器。潜艇的设计与制造以物理学原理为基础，结合机械动力、电子技术、材料科学、仿生学等多个领域的知识，是十分复杂的工程技术。
通过调节水舱内水的多少控制潜艇沉浮。
依靠动力装置推动螺旋桨前进。
利用声呐、潜望镜等设备充当潜艇的耳朵和眼睛。
设置了导弹、鱼雷等武器系统
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知识点二：军用潜艇
了解中国潜艇
　　中国潜艇的发展史是一部奋斗史、创新史。中国工程院院士、共和国勋章获得者、国家最高科学技术奖获得者黄旭华，为祖国“深潜”30 年，使我国成为少数可以制造核潜艇的国家之一。
　　1958年6月18日，中央军委组织了第一次核潜艇研制会议。由于缺乏相关人才和专业资料，研制工作困难重重。为此，黄旭华等科研人员带着“三面镜子”，在国外海量零零碎碎的报道中，逐步寻找到核潜艇研制的线索。经过16年的艰辛探索，中国第一艘核潜艇 “长征一号”研制成功，正式编入海军序列！
一级革命文物——401“长征一号”核潜艇
潜艇的制作比赛
收集身边的材料，设计出一艘属于自己的潜艇。
【项目提出】
【项目设计】
1.制作要求
①人员工作生活区和水舱独立分开。
②人员工作生活区大于水舱。
2.比赛任务
①完成从水面下潜到指定位置悬浮。
②完成从水下上浮到指定位置悬浮。
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知识点三：潜艇模型制作比赛
3.原理： 潜艇通过_________________实现自由沉浮。
改变自身的重力
4.产品设计：
利用硬质塑料瓶制作潜艇，塑料瓶厚度不计，两个舱之间密封不连通，水舱与注射器通过塑料软管相连，移动注射器活塞可以实现潜艇的沉浮，模型如图。
5.材料选择：
带盖的大饮料瓶两个
小饮料瓶各两个
配重物、注射器、塑料管、胶枪（包括热熔胶）、剪刀、透明胶等。
生活舱和设备舱
水舱
【项目实施】
制作过程：
将学生分成若干小组，每组负责设计一个船闸模型......
①制作生活舱和设备舱：
将两个大矿泉水瓶剪开，并保留两个有瓶盖的部分;在两个有瓶盖的部分分别加入等量的配重物并用黏土固定；用透明胶将两个部分固定在一起，作为生活舱和设备舱。
②制作水舱：
切割两个小矿泉水瓶开，保留两个没有瓶盖的部分在留下的两个部分分别加入等量配重物并用黏土固定；用透明胶将这两个部分固定在一起，作为水舱；在其底部开一个洞做排、进水口，水舱侧部开一个洞并插入与注射器相连的软管再用黏土固定。
③连接进水排水阀门：
在水舱底部开一个洞做排、进水口，水舱侧部开一个洞并插入与注射器相连的软管再用黏土固定。
测试阶段：
①将制作好的潜水艇模型放入水槽或大水盆中。
②通过挤压吸管向瓶内加水，观察潜水艇模型的下沉现象，并记录数据。
③通过放松吸管让瓶内的水流出，观察潜水艇模型的上浮现象，并记录数据。
教师指导活动：提醒学生注意观察潜水艇模型在加水和排水过程中的浮沉变化。
【展示、交流与评价】
①各小组介绍潜艇的设计思路，展示设计图纸和制作的潜艇，交流存在的问题和需要改进的地方。
②下面是某组同学的作品以及本次活动评价表，请参照它设计自己的评价表，对实践活动进行评价。
1.中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时，下列对该潜艇的说法中正确的是（　　）
A．通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B．在水面下匀速下潜过程中，受到的浮力增大
C．从长江潜行进入东海时，需要往水舱内注水
D．从长江潜行进入东海时，受到的浮力会变小
C
随堂练习
2.当海水的温度及所含盐分变化时，可能会导致海水密度发生突变，在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层，在如图所示的情形中，若有潜艇潜航至此水域时，就会急速下沉，发生“掉深”事故，危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是（ ）
C
A．潜艇在高密度水层悬浮时，所受浮力大于其重力
B．潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时，所受浮力不变
C．潜艇遭遇“掉深”进行自救时，需快速排出水舱中的水
D．潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中，其所受浮力变大
3.（多选）小明制作了一个“浮沉子”（如图）。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法正确的是（　 　）
A．“浮沉子”下沉时，重力大于浮力
B．无论怎样挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”不可能悬浮在水中
C．“浮沉子”上浮时，小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D．潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
ACD

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