资源简介

人教版初中地理八年级上册
《跨学科主题学习：探究河流流量与水位、流速的关系》
教学设计
课题名 跨学科主题学习：探究河流流量与水位、流速的关系
教学目标 区域认知：了解河流流量、水位、流速的基本概念。 综合思维：通过数学计算和数据分析河流流量、过水横截面、水位、流速的动态关系。 人地协调观：通过黄河“束水攻沙”的治理策略，树立正确的人地协调观。 地理实践力：在日常生活中，保护黄河生态环境。
教学重点 计算过水横截面面积、流量；了解河流的流量、水位、流速的相互关系。
教学难点 了解河流的流量、水位、流速的相互关系，并理解其运用到治理黄河上的实际作用。
教学方法 多媒体辅助教学、小组合作探究
教学过程 一、新课导入 视频导入：播放黄河相关视频，吸引学生注意力，培养学生对本节课的学习兴趣。 新课讲授 教师：讲解本课背景并介绍流量、水位、流速的基本概念。 （一）计算河流横截面面积 教师：运用梯形面积公式，计算河流在该处的过水横截面面积，写出计算过程。 学生：结合所学填空。 【设计意图】结合数学梯形知识，学会计算过水横截面面积。 探索水位变化引起的河流横截面面积变化 教师：想一想，河流的水位为什么有时高有时低呢？受什么影响？ 学生：思考后回答：降水影响河流水位的高低。 教师讲解：枯水期水位、平水期水位、汛期水位和最大洪峰水位的过水横截面面积变化。 学生：看图体会。 教师：假设河底宽度为60米不变，当河流水深为3米时，河面宽度为100米，列出方程，计算不同水深的河面宽度和河流过水横截面面积，并填入表2.4。 学生：跟着教师思路展开计算： 设：水深为h，河面宽度为y，横截面面积为A,根据图形相似原理，可列出方程如下： 【设计意图】理论联系实际，计算河流不同水位的过水横截面面积。 探寻河流水位与流量的关系 （1）根据以上描述，列出流量Q的计算公式。 Q=A·V（A为河流横截面面积，V为流速） （2）假设河底宽度不变，当河流水深为3米时，河流平均流速为2米/秒，结合任务一的计算结果，估算此时横截面的流量为480米3/秒。 （3）如果河流在枯水期、平水期、汛期和特大洪水期的流速分别为1.5米/秒、2.5米/秒、5米/秒、9米/秒，结合任务二的结果，计算不同特征时期的流量，并绘制水深—流量关系曲线（图2.37）。 【设计意图】通过实际计算，加强对河流流量、流速和水位的理解。 探究黄河“束水攻沙”的原理 教师：播放黄河“束水攻沙”的相关历史视频。 学生：看视频体会古人治理黄河的智慧。 （1）请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略。 当水流分散时流速减缓，泥沙容易沉积导致河床抬高；而将水流集中后，流速加快，冲刷力增强，能带走河底泥沙使河道加深。具体做法是通过修筑堤坝约束河道宽度，迫使水流集中形成较大冲击力，利用这种水力冲刷作用持续带走河床淤积的泥沙，从而维持河道深度和通航能力。 （2）在河流流量一定的情况下，流速与河流横截面有关，试从流速与河流横截面关系说明“束水攻沙”原理。 在流量恒定时，根据方程（Q=A·v），流速v与横截面积Z成反比。"束水攻沙"通过收窄河道（减小A）来增大流速，从而增强水流冲刷力，将沉积泥沙冲向下游。其核心是利用"断面缩小→流速提升→输沙能力增强"的原理治理淤积。 【设计意图】深入了解黄河“束水攻沙”的科学原理。
课后作业 设计一张主题为“保卫黄河，从我做起”的手抄报。(共22张PPT)
探究河流流量与水位、流速的关系
新人教版·八上
【跨学科主题学习】
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视频导入：
学习目标
区域认知：了解河流流量、水位、流速的基本概念。
综合思维：通过数学计算和数据分析河流流量、过水横截面、水位、流速的动态关系。
人地协调观：通过黄河“束水攻沙”的治理策略，树立正确的人地协调观。
地理实践力：在日常生活中，保护黄河生态环境。
目录：
01/计算河流横截面面积
02/探寻河流横截面面积的变化
03/探索河流水位与流量的关系
04/探究流速与河流横截面之间的关系
探究背景
河流流量是水资源管理、防洪抗旱、生态保护的重要指标。
水位和流速是直接反映河流水文特征的关键参数。
理解三者之间的关系有助于预测洪涝灾害、优化水利工程设计。
图为河流的水文监测站
概念辨析
流量（Q）：单位时间内通过河流某一横截面的水量（m /s）
公式：Q = A × v （A为过水横截面面积，v为平均流速）
水位（H）：河流表面相对于某一基准面的高度（单位：米）
流速（v）：水流的速度（单位：m/s），通常用流速仪测量。
图为水位标尺
图为流速仪
PART 01
计算河流横截面面积
Calculate the cross-sectional area of a river
计算河流横截面面积
河流的过水横截面近似倒梯形。假设一条河流某处的河底宽度为60米，河水深度为3米时，河面宽度为100米（图2.34）。
图2.34 河流过水横截面示意
运用梯形面积公式，计算河流在该处的过水横截面面积，写出计算过程。
计算河流横截面面积
梯形面积公式（A）： 过水横截面面积（A）：
（上底a+下底b）×高h÷2
（60+100）×3÷2=240（平方米）
PART 02
探索水位变化引起的河流横截面面积变化
Exploring the changes in cross-sectional area of rivers caused by changes in water level
探索水位变化引起的河流横截面面积变化
图为虎跳峡丰水期和枯水期河道对比
想一想，河流的水位为什么有时高有时低呢？受什么影响？
降水影响河流水位的高低。
探索水位变化引起的河流横截面面积变化
枯水期水位、平水期水位、汛期水位和最大洪峰水位的过水横截面面积变化。
枯水期
平水期
汛期
最大洪峰
探索水位变化引起的河流横截面面积变化
假设河底宽度为60米不变，当河流水深为3米时，河面宽度为100米，列出方程，计算不同水深的河面宽度和河流过水横截面面积，并填入表2.4。
特征时期 水深/米 河面宽度/米 过水横截面面积/米2
最大洪峰 3.2
汛期 2.5
平水期 1.7
枯水期 1
表2.4 不同水位下的河面宽度和过水横截面面积
图2.35 不同水位下的河流横截面示意
设：水深为h，河面宽度为y，横截面面积为A,根据图形相似原理，可列出方程如下：
102.7
260.3
93.3
191.7
82.7
121.3
73.3
66.7
60
20
20
3
h
y
60
A
PART 03
探寻河流水位与流量的关系
Exploring the relationship between river water level and flow rate
探寻河流水位与流量的关系
如图2.36在A-B位置垂直河流作一个横截面，假设河水通过A-B位置横截面的流速为2米/秒，可以从 A-B 位置向下游2米处的C-D位置再截取一个横截面。假设河流两岸平行，A-B至C-D间的水量数值上等于以 A-B 过水横截面为底，高为 2米的棱柱体积。该体积就是通过A-B横截面的流量值。
（1）根据以上描述，列出流量Q的计算公式。
图2.36 河流某河段流量计算原理示意
Q=A·V（A为河流横截面面积，V为流速）
探寻河流水位与流量的关系
（2）假设河底宽度不变，当河流水深为3米时，河流平均流速为2米/秒，结合任务一的计算结果，估算此时横截面的流量为____________米3/秒。
图2.36 河流某河段流量计算原理示意
Q=A·V（A为河流横截面面积，V为流速）
=240x2
=480
480
探寻河流水位与流量的关系
（3）如果河流在枯水期、平水期、汛期和特大洪水期的流速分别为1.5米/秒、2.5米/秒、5米/秒、9米/秒，结合任务二的结果，计算不同特征时期的流量，并绘制水深—流量关系曲线（图2.37）。
Q=A·V（A为河流过水横截面面积，V为流速）
特征时期 水深/米 过水横截面面积/米2（Z) 流速米/秒(V) 流量米3/秒(Q)
最大洪峰 3.2 260.3 9
汛期 2.5 191.7 5
平水期 1.7 121.3 2.5
枯水期 1 66.7 1.5
2342.7
958.5
303.25
100.05
流量(米3/秒)
水深/米
0
1
2
3
3.5
2.5
1.5
0.5
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
PART 04
探究黄河“束水攻沙”的原理
Exploring the principle of "restraining water and attacking sand" in the Yellow River
小
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老
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创
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侵
权
必
究
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18435121995
视频：黄河“束水攻沙”
探究黄河“束水攻沙”的原理
（1）请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略。
当水流分散时流速减缓，泥沙容易沉积导致河床抬高；而将水流集中后，流速加快，冲刷力增强，能带走河底泥沙使河道加深。具体做法是通过修筑堤坝约束河道宽度，迫使水流集中形成较大冲击力，利用这种水力冲刷作用持续带走河床淤积的泥沙，从而维持河道深度和通航能力。
水分则势缓，势缓则沙停，沙停则河饱，尺寸之水皆由沙面，止见其高。水合则势猛，势猛则沙刷，沙刷则河深，寻丈之水皆由河底，止见其卑。筑堤束水，以水攻沙，水不奔溢于两旁，则必直刷乎河底。一定之理，必然之势，此合之所以愈于分也。
探究黄河“束水攻沙”的原理
（2）在河流流量一定的情况下，流速与河流横截面有关，试从流速与河流横截面关系说明“束水攻沙”原理。
在流量恒定时，根据方程（Q=A·v），流速v与横截面积Z成反比。
"束水攻沙"通过收窄河道（减小A）来增大流速，从而增强水流冲刷力，将沉积泥沙冲向下游。
其核心是利用"断面缩小→流速提升→输沙能力增强"的原理治理淤积。
【人教版】初二地理 上册 ◎
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