资源简介

3 跨学科实践：船闸
素养目标
1．物理观念：通过制作船闸，让学生深入理解连通器的概念和作用。
2．科学思维：在制作过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。
3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。
4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。
教学重点和难点
教学重点：船闸的工作原理，制作船闸的方法和步骤。
教学难点：理解船闸的组成部分；解决制作过程中遇到的实际问题，如密封性、材料选择等。
教学过程
情景导入
三峡大坝是三峡水电站的主体工程，也是当今世界_上最大的水利枢纽建筑之一。 三峡大坝具有强大的水力发电和抗旱、防洪等功能。大坝上、下游落差100多米，船舶怎样才能顺利通过这么大落差的大坝呢
工程师在三峡大坝左侧的山体中修建五级船闸，解决了这个问题。
教学活动
一、船闸的力学原理
三峡船闸是一项非常巨大的工程，其基本原理却是我们刚刚学习的连通器。
阅读教材P54，“讨论交流：船闸的工作原理”。
结合图9-3-2，利用连通器的工作原理，请说一说船只是怎样从下游驶向上游的，又是怎样从上游驶向下游的。
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。
关闭阀门A和下游闸门，打开阀门B，闸室和上游水道构成了一个连通器，水从上游流向闸室。
闸室中水面与上游相平时，打开上游闸门，船驶往上游。
通过控制闸门和阀门的开合，三峡大坝建造了世界上最大的可控制水面高低的连通器。长江上的轮船便是通过控制闸门和阀门，调节“连通器”水面高低，一级一级地跨越三峡大坝的。
提问：那么当水面相平后，如何开合巨大的闸门呢？
学生思考、讨论、交流。
展示：多媒体展示利用液压技术控制闸门开合的图片（教材P55图9-3-3）。
讲解：这需要巨大的力，利用液压技术控制闸门的开合。在互联网上搜索关键词“液压技术”和“‘人’字闸门”（图9-3-3），也可以查找并观看轮船通过三峡船闸的视频，了解更多信息。
雄伟的三峡大坝在有效防范洪涝灾害的同时，产生了巨大电能，为社会生产生活提供重要保障。三峡船闸能使几千吨级的船舶“跳跃”百米高的“龙门”，畅游于大坝上下。
二、设计、制作一个船闸
船闸的组成部分：船闸包括闸首（上、下游挡水墙）、闸门、阀门、闸室（控制船舶作垂直升降）、输水系统（供闸室灌水和泄水的连通器）、引航道（连接船闸和主航道）等部分。
请以组为单位，根据掌握的知识进行工程设计和模型制作。
解释工程设计和模型制作的作用：
工程设计是对项目提供技术依据的设计说明和图纸的活动过程，是对项目进行整体规划、体现具体实施意图的重要过程，主要包括设计结构、选择材料、确定工艺、绘制图纸等。模型制作要求能展示船闸的主要结构，验证工程设计的可行性。
材料与工具选用参考：矿泉水瓶、A4纸、硬纸壳、塑料板、泡沫板、吸管、热熔胶枪、透明胶带、剪刀、刻度尺等。
测试要求：
1.船闸可以盛1L水且不漏水；
2.船闸加水后可以正常开闭闸门；
3.可以演示一次模型船从上游到下游的过程。
交流评估：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。对此次活动的评价可以从技术可行性、安全性、经济性和模型的艺术性等方面展开。
板书设计
3 跨学科实践：船闸
教学反思
在本次关于“船闸”的跨学科实践教学中，我成功地将物理原理与工程应用相结合，通过现场模拟或虚拟仿真软件，使学生直观理解了连通器原理、液体压强等物理概念，并引导他们探讨了船闸设计与水利工程、环境保护等多领域的关联，激发了学生的学习兴趣和创造力。虽然部分学生在资料筛选和模型构建上遇到困难，但通过提供指导性资源和技巧培训，以及利用数字化工具和多媒体资源辅助教学，整体教学效果良好。未来，我将继续优化教学方法，增加互动环节，以满足不同学习风格的需求，进一步提升学生的综合思维能力和解决问题的能力。

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