资源简介

(共22张PPT)
实　践　调研我国造船与航海方面的成就
学习目标：
物理观念:通过调研活动,使学生深刻理解物理概念在造船与航海领域的应用;引导学生将物理知识与航海技术、工程实践相结合,形成跨学科的物理观念。
科学思维:鼓励学生对调研过程中收集到的信息进行批判性思考,分析我国造船与航海成就背后的科学原理和技术创新;通过案例分析,培养学生的逻辑推理能力。
科学探究:引导学生围绕主题,提出具有探究价值的问题;在条件允许的情况下,设计简单的物理实验或模拟实验,让学生亲身体验物理原理在造船与航海中的应用。
科学态度与责任:培养学生的科学精神,使他们尊重事实、尊重证据,勇于探索未知领域;通过了解我国造船与航海事业的辉煌成就,激发学生的民族自豪感和社会责任感,鼓励他们为国家的科技进步和海洋事业发展贡献力量。
导入新课
你们知道船舶是如何建造的吗 它们在航行中运用了哪些物理原理
任务一：了解我国古代和近年来船舶的发展及成就，了解我国航海家郑和下西洋为世界航海史作出的贡献。
1.新石器时代：祖先广泛使用独木舟和筏，筏是水上运载工具的雏形，由百越人发明。
2.秦汉时期：造船业发展出现第一个高峰。秦始皇时曾组织能运输50万石粮食的大船队，其攻打楚国时的舰队使用了楼船等多种战船。汉朝水师强大，中央政府能出动2000多艘楼船、20万水军。楼船是汉朝重要船型，其建造和发展标志着造船技术高超。
3.三国时期：孙吴所据的江东造船业发达，吴国灭亡时被晋朝俘获的官船达5000多艘，所造战船最大可载3000名战士。
我国古代船舶的发展成就：
4.南朝时期：江南能建造1000吨的大船。南齐大科学家祖冲之制造出装有桨轮的“车船”，利用人力脚踏车轮推动船前进，为船舶动力改进提供新思路。
5.唐宋时期：进入古代造船的成熟时期，达到第二个高峰。这一时期船体不断增大且结构更合理，唐朝内河船长20余丈、载人六七百者屡见不鲜，宋朝“神舟”载重量可达1500吨以上。造船数量增多，唐朝造船基地广泛，宋朝东南各省建立大批官方和民间造船工场，如明州、温州两地年造船600艘，吉州船场曾年产1300多艘。造船工艺也越来越先进，唐朝舟船采用钉接榫合工艺提高船的强度，宋朝开始使用船坞，比欧洲早500年，且能依据船图施工，而欧洲在16世纪才出现简单船图。宋朝还继承和发展了南朝的车船制造工艺，车船是一种装有木叶轮的战船，可人力踏动，船行如飞，南宋杨幺起义军使用的车船可达二三层、载千余人，最大的有32车。
6.明朝时期：造船业达到第三个高峰。元朝继承和发展唐宋先进造船工艺和技术，建造大量各类船只，阿拉伯人的远洋航行逐渐衰落，中国航海船舶居世界首位。明朝的造船工场分布广、规模大、配套全，达到古代造船史的最高水平。主要造船场有南京龙江船场、淮南清江船场、山东北清河船场等。明朝造船工场还有配套手工业工场及严格的管理制度，为郑和七次下西洋的远航壮举奠定了基础。
新中国成立后，我国船舶工业取得了举世瞩目的成就。经过70年的发展，中国已成为世界船舶工业大国，国际竞争力达到世界一流水平，基本形成船舶现代科技创新体系，初步建立现代高水平的船舶工业体系。
1.2009年，中国新接订单量、手持订单量这两大造船指标超过韩国，成为世界第一造船大国。
2.2022年，我国造船完工量、新接订单量和手持订单量以载重吨计分别占全球总量的47.3%、55.2%和49.0%，以修正总吨计分别占43.5%、49.8%和42.8%，各项指标国际市场份额均保持世界第一，这也是我国造船国际市场份额连续13年雄踞世界第一。
我国近年来船舶的发展成就
3.在深远海开发装备、海洋科考装备等智慧海洋装备方面创造了多个世界第一。例如，中船重工自主设计建造的蛟龙号，下潜深度达7062米，是世界潜深最大的载人深潜器；自主设计建造首艘载人潜水器支持母船——深海一号下水以及世界最先进的钻井平台a5000交付等，标志着我国高端深海装备制造能力达到新高度。
4. 1999年，中国购买了“瓦良格”号航母，并对其展开研究和改装，并于2011年8月10日首次进行航海试验，该航空母舰被命名为“辽宁”号，舷号“16”；
2017年4月26日，中国首艘国产航母在大连正式下水，被命名为“中国人民解放军海军山东舰”，舷号为“17”；2022年6月17日，中国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”，舷号为“18”，在上海江南造船厂下水。 从辽宁舰到山东舰，再到福建舰，中国海军航母建设实现了从无到有、从改装到国产、从滑跃到弹射的升级跨越。
进入新世纪，我国已成为世界第一造船大国。
“大智”号
“雪龙2”号
郑和下西洋的贡献？
郑和下西洋是中国乃至全世界航海史上的伟大壮举，对世界航海事业的发展产生了深远的影响。
1.开创了大规模远洋航行的先河：郑和率领的船队规模宏大，船只数量众多，其航行的规模、时间都可谓前无古人。
2.展示了先进的航海技术：运用了海道针经（24/48 方位指南针导航）结合过洋牵星术（天文导航），白天用指南针导航，夜间通过观看星斗和水罗盘定向来保持航向。在天文航海技术方面，将航海天文定位与导航罗盘应用结合，提高了测定船位和航向的精确度。此外，对船舶储存淡水、船的稳定性和抗沉性等问题都有合理解决。
3.丰富了世界地理知识：郑和船队到达了众多遥远的地区，包括马六甲、印度、西亚、红海、非洲东海岸等地，拓展了当时人们对世界地理范围的认知。
4.留下了珍贵的航海记录：其相关航海记录和资料，为后人研究当时的航海情况、地理风貌等提供了重要依据。
任务二：了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用
设计特点：具有较大的货舱容量，以装载大宗货物；船体结构较为坚固，以承受货物的重量和装卸过程中的冲击；船型较为丰满，以增加载货量。
浮力应用：根据货物的重量和预计的排水量，设计合适的船型和吃水深度。通过控制船体的体积和形状，确保船舶在满载和空载时都能保持足够的浮力，以维持稳定的航行状态。
货船
设计特点：为了储存和运输大量的液体货物，油船通常有分隔的油舱和复杂的管道系统。为防止泄漏，油舱具有双层船壳结构。船型较为丰满，以增加载货能力。
浮力应用：在设计时充分考虑油舱的布局和液体货物的密度变化对浮力的影响。确保在装载不同密度的油品时，船舶的浮力和稳定性都能得到保障。
油船
设计特点：注重乘客的舒适性和安全性，设有多层甲板和大量的舱室。通常具有较好的稳性和抗风浪能力，外观造型较为美观。
浮力应用：根据乘客数量、行李重量和船舶设备的重量，合理设计船体体积和形状。通过优化舱室布局和压载水系统，确保船舶在各种载客情况下都能保持良好的浮力和稳定性。
客船
4. 渔船
设计特点：宽敞的鱼舱用于储存捕捞的渔获，配备捕捞设备，如渔网、吊杆、捕鱼灯等；良好的耐波性以适应海洋环境中的风浪。
浮力知识应用：船体形状通常为流线型，减少水阻，同时优化浮力分布；根据预计的渔获量和设备重量，设计合适的排水量，保证足够浮力；通过调整压载水，维持船舶平衡和稳定的浮力；合理安排鱼舱和设备舱的位置，确保重心稳定，浮力均匀。
5.海洋工程船
设计特点：具备多种作业功能，如起重、拖拽、潜水支持、海底施工等，因此船上配备了相应的专业设备和工作区域；为应对复杂海况，需要有出色的稳性，通常采用较宽的船型和合理的重心设计；高机动性：装备先进的推进系统和操控设备，以便在狭小空间和恶劣海况下灵活移动；耐波性好：具有良好的抗风浪能力，船体结构坚固，能减少海浪对船舶作业的影响；大储备浮力：预留较大的储备浮力，以应对可能的意外情况，如碰撞、破损等。
浮力知识的应用：海洋工程船的船体形状设计考虑了浮力的分布。船底通常较为平坦宽阔，以增加浮力面积，提高船舶的承载能力；在装载设备和货物时，必须根据浮力原理，合理分布重量，确保船舶的重心在安全范围内，保持平衡和稳定的浮力状态；通过控制船舶的吃水深度，来调节浮力和船舶的航行性能。
6.军舰
设计特点：强调作战性能，包括武器装备的搭载、航行速度、机动性和隐身性等。具有复杂的上层建筑和电子设备。
浮力应用：在满足作战需求的前提下，通过精心的船体设计和重量控制，保证军舰在各种工况下的浮力和稳定性。同时，军舰的压载水系统和减摇装置等也需要充分考虑浮力和稳定性的要求。
任务三：制作一个有动力的小船
思考：制作的过程是？
交流评估
1.分享关于我国造船与航海方面成就的报告，并从科学性、可读性、信息是否详实等方面进行评价。
2.展示小船模型，评价小船的动力性能、稳定性与艺术性。(共12张PPT)
实　践　调研我国造船与航海方面的成就
造船与航海涉及流体力学、材料力学、运动学、天文学、数学、磁学、地理学、气象学及制造工艺技术等广阔的领域。
[知识储备]
船在航行的时候,总是处于　 　状态,它所受到的浮力大小　 .
重力大小。船从内河驶入大海时,因为海水的密度　 　河水的密度,根据浮沉条件和阿基米德原理可知,船排开水的体积会　 　,船会　 　一些。当船在码头卸货时,重力　 　,船始终处于
　 　状态,浮力总是　 　重力,所以浮力也　 　,船会
　 　一些。
漂浮
等于
大于
减小
上浮
减小
漂浮
等于
减小
上浮
[活动方案]
任务一:查阅资料,了解我国古代和近年来船舶的发展及成就。
1.我们的祖先以其非凡的勇气和智慧,创造了先进的造船技术与航海技术,开辟了我国航海事业的先河。在造船技术上,发明了船舵、水密隔舱和船体龙骨结构;在航海技术上,利用天文和地文进行航海。比如《淮南子》中就说过,如在大海中乘船而不知东方或西方,那观看北极星便明白了。中国古代造船和航海方面取得的成就包括:①商朝时期,已经能造木板船;②宋元时期,海船发展很快;③明朝时期造出了当时世界上最大的木帆船;④郑和下西洋是航海史上的壮举。
2.郑和宝船:郑和率领的船队叫做“郑和宝船”,也有一种说法认为“郑和宝船”专指郑和船队中最大的那艘船,起到领航旗舰的作用。文献《国榷》中的记载郑和宝船长有147米左右,宽约51米。郑和宝船采用的航行动力系统是硬帆与旋转橹结合的方式,船在大海上航行时主要依靠风力与水手划桨产生的动力。
3.中国造船业的三颗明珠:大型邮轮、大型液化天然气(LNG)运输船和航空母舰一起,被誉为造船工业“皇冠上的三颗明珠”,它们分别代表着客运、货运和军用船舶建造的最高水平,直接体现了一个国家的工业实力和综合科技水平。如今,中国已集齐造船工业“皇冠上的三颗明珠”
(1)航空母舰:2012年9月25日,中国首艘航母“辽宁舰”交接入列。随后,2017年4月26日,中国第一艘国产航母“山东舰”下水。2022年6月17日,中国第三艘航空母舰“福建舰”在江南造船厂成功下水。
(2)液化天然气(LNG)运输船:2008年,中国成功交付了第一艘大型LNG运输船。近年来,中国造船企业在全球LNG船市场上的份额不断提升,
2023年,我国承接大型LNG运输船的全球订单份额超过35%。
(3)豪华邮轮:2023年中国首艘国产大型邮轮出坞,填补了我国船舶制造业的一大空白,摘得全球造船业“皇冠上三大明珠”。2024年1月1日,中国首艘国产大型邮轮从吴淞口国际邮轮港顺利开启首航。
任务二:查阅资料,了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用。选择一个参考样例,做一艘有动力的小船,综合考虑船体造型、材料选取、驱动装置等方面。
[实践应用]
1.2024年5月1日,我国“福建”号航母成功海试。如图所示,当航母从长江内港被拖曳船拖入海洋时( )
A.舰体略上浮,受到浮力不变
B.舰体略上浮,受到浮力变大
C.舰体略下沉,受到浮力不变
D.舰体略下沉,受到浮力变大
A
2.如图所示,明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。若该船满载时的排水量为3 000吨,则该船满载时受到的浮力大小为　 　N。此时浸入海面下3 m处的船体受到海水的压强为　 　Pa。(g取10 N/kg,ρ海水=1.03×103 kg/m3)
3×107
3.09×104
3.2024年1月16日,我国自主研发的LNG运输船“峨眉”号顺利完成首航,标志着我国又一“大国重器”顺利上岗。LNG船靠螺旋桨驱动航行时,水对桨的作用力　 　(选填“大于”“等于”或“小于”)桨对水的作用力;已知“峨眉”号排水量是1.6×108 kg,则它受到的浮力为　 　N(g取10 N/kg);当它靠岸卸货后,“峨眉”号底部受到的液体压强会　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
等于
1.6×109
变小
4.“雪龙2”号是中国第一艘自主建造的极地科考破冰船,填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。为了探知轮船的奥秘,了解轮船各项参数背后的意义,STEAM小组的同学自己动手,设计并制作了“雪龙2”号模型,如图甲所示。
(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑船的哪些因素 　 .
　(写出三点)。
材
料、稳定性、载重量、形状等
(2)你觉得在轮船上勘绘载重线标志(如图乙所示)的目的是　 　(填序号)
A.最大限度地利用船舶的装载能力
B.保证船舶的航行安全
C.使船舶在行驶过程中保持稳定
D.判断船舶是否超载
ABD
(3)根据轮船的相关知识,小明同学已经在轮船上绘制了一条载重线。请你根据载重线测出这艘船模的最大载重量,简述测量的方法。
答案:方法一:船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等)直到水面恰好到载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量;
方法二:利用一个大的溢水杯(能放下船模),在溢水杯中装满水,将船模放入杯中,用手将船模往下按到水面刚好到达载重线,用大量筒测出排出水的体积,用密度公式求出溢出水的质量就为船模的载重量。中小学教育资源及组卷应用平台
实践 调研我国造船与航海方面的成就
【问题缘起】
船是人类伟大发明，是重要的水上交通工具，船的发展史也是从某个方面体现了人类的科技进步。郑和下西洋促进了中外贸易交流，推动了沿线各国经济的发展；传播了中华文化，促进了中外文化的交流与融合；加强了中国与亚非各国的友好关系，展示了中国的和平友好形象，提高了中国的国际影响力；展现了中国当时先进的航海技术和组织能力，是人类航海史上的伟大壮举。
活动主题 调研我国造船与航海方面的成就 活动时间
活动地点 参加人员
活动内容 1.查阅资料，了解我国古代和近年来船舶的发展及成就，了解我国航海家郑和下西洋为世界航海史作出的贡献。 2. 查阅资料，了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用。 3.制作一个用动力的小船。
活动过程
任务一 ：了解我国古代和近年来船舶的发展及成就，了解我国航海家郑和下西洋为世界航海史作出的贡献。 《关于我国船舶发展成就与郑和下西洋贡献的调研报告》 一、引言 船舶的发展在我国历史长河中占据着重要地位，从古代的辉煌到近现代的奋起直追，我国船舶业经历了波澜壮阔的历程。同时，郑和下西洋这一伟大航海壮举对世界航海史产生了深远影响。 二、我国古代船舶的发展成就： 中国是世界上造船历史最为悠久的国家之一，古代造船技术取得了辉煌成就，且在相当长一段时间内领先世界。 1.新石器时代：祖先广泛使用独木舟和筏，筏是水上运载工具的雏形，由百越人发明。 2.秦汉时期：造船业发展出现第一个高峰。秦始皇时曾组织能运输50万石粮食的大船队，其攻打楚国时的舰队使用了楼船等多种战船。汉朝水师强大，中央政府能出动2000多艘楼船、20万水军。楼船是汉朝重要船型，其建造和发展标志着造船技术高超。 3.三国时期：孙吴所据的江东造船业发达，吴国灭亡时被晋朝俘获的官船达5000多艘，所造战船最大可载3000名战士。 4.南朝时期：江南能建造1000吨的大船。南齐大科学家祖冲之制造出装有桨轮的“车船”，利用人力脚踏车轮推动船前进，为船舶动力改进提供新思路。 5.唐宋时期：进入古代造船的成熟时期，达到第二个高峰。这一时期船体不断增大且结构更合理，唐朝内河船长20余丈、载人六七百者屡见不鲜，宋朝“神舟”载重量可达1500吨以上。造船数量增多，唐朝造船基地广泛，宋朝东南各省建立大批官方和民间造船工场，如明州、温州两地年造船600艘，吉州船场曾年产1300多艘。造船工艺也越来越先进，唐朝舟船采用钉接榫合工艺提高船的强度，宋朝开始使用船坞，比欧洲早500年，且能依据船图施工，而欧洲在16世纪才出现简单船图。宋朝还继承和发展了南朝的车船制造工艺，车船是一种装有木叶轮的战船，可人力踏动，船行如飞，南宋杨幺起义军使用的车船可达二三层、载千余人，最大的有32车。 6.明朝时期：造船业达到第三个高峰。元朝继承和发展唐宋先进造船工艺和技术，建造大量各类船只，阿拉伯人的远洋航行逐渐衰落，中国航海船舶居世界首位。明朝的造船工场分布广、规模大、配套全，达到古代造船史的最高水平。主要造船场有南京龙江船场、淮南清江船场、山东北清河船场等。明朝造船工场还有配套手工业工场及严格的管理制度，为郑和七次下西洋的远航壮举奠定了基础。 三、我国近年来船舶的发展成就： 新中国成立后，我国船舶工业取得了举世瞩目的成就。经过70年的发展，中国已成为世界船舶工业大国，国际竞争力达到世界一流水平，基本形成船舶现代科技创新体系，初步建立现代高水平的船舶工业体系。 1.2009年，中国新接订单量、手持订单量这两大造船指标超过韩国，成为世界第一造船大国。 2.2022年，我国造船完工量、新接订单量和手持订单量以载重吨计分别占全球总量的47.3%、55.2%和49.0%，以修正总吨计分别占43.5%、49.8%和42.8%，各项指标国际市场份额均保持世界第一，这也是我国造船国际市场份额连续13年雄踞世界第一。 3.在深远海开发装备、海洋科考装备等智慧海洋装备方面创造了多个世界第一。例如，中船重工自主设计建造的蛟龙号，下潜深度达7062米，是世界潜深最大的载人深潜器；自主设计建造首艘载人潜水器支持母船——深海一号下水以及世界最先进的钻井平台a5000交付等，标志着我国高端深海装备制造能力达到新高度。 4. 1999年，中国购买了“瓦良格”号航母，并对其展开研究和改装，并于2011年8月10日首次进行航海试验，该航空母舰被命名为“辽宁”号，舷号“16”； 2017年4月26日，中国首艘国产航母在大连正式下水，被命名为“中国人民解放军海军山东舰”，舷号为“17”；2022年6月17日，中国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”，舷号为“18”，在上海江南造船厂下水。 从辽宁舰到山东舰，再到福建舰，中国海军航母建设实现了从无到有、从改装到国产、从滑跃到弹射的升级跨越。 四、郑和下西洋的为世界航海史作出的贡献 郑和下西洋是中国乃至全世界航海史上的伟大壮举，对世界航海事业的发展产生了深远的影响。 1.开创了大规模远洋航行的先河：郑和率领的船队规模宏大，船只数量众多，其航行的规模、时间都可谓前无古人。 2.展示了先进的航海技术：运用了海道针经（24/48 方位指南针导航）结合过洋牵星术（天文导航），白天用指南针导航，夜间通过观看星斗和水罗盘定向来保持航向。在天文航海技术方面，将航海天文定位与导航罗盘应用结合，提高了测定船位和航向的精确度。此外，对船舶储存淡水、船的稳定性和抗沉性等问题都有合理解决。 3.丰富了世界地理知识：郑和船队到达了众多遥远的地区，包括马六甲、印度、西亚、红海、非洲东海岸等地，拓展了当时人们对世界地理范围的认知。 4.留下了珍贵的航海记录：其相关航海记录和资料，为后人研究当时的航海情况、地理风貌等提供了重要依据。 五、结论 我国古代船舶发展成就辉煌，为人类航海事业做出了重要贡献。近现代船舶工业在曲折中发展，取得了显著成就。郑和下西洋更是世界航海史上的璀璨篇章，其贡献不仅体现在当时的航海实践，更对后世的航海发展和国际交流产生了深远影响。未来，我国船舶业应继续加强创新，为全球航海事业的发展贡献更多力量。
任务二 ：了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用 船舶的分类很多，根据不同的标准有不同的分类方法。下面主要根据船的用途分类并分析其设计特点及对浮力知识的应用。 以下为您分析不同类型船舶的设计特点以及对浮力知识的应用： 1.货物运输船，主要包括散货船、集装箱船等 设计特点：具有较大的货舱容量，以装载大宗货物；船体结构较为坚固，以承受货物的重量和装卸过程中的冲击；船型较为丰满，以增加载货量。 浮力应用：根据货物的重量和预计的排水量，设计合适的船型和吃水深度。通过控制船体的体积和形状，确保船舶在满载和空载时都能保持足够的浮力，以维持稳定的航行状态。 2.油船 设计特点：为了储存和运输大量的液体货物，油船通常有分隔的油舱和复杂的管道系统。为防止泄漏，油舱具有双层船壳结构。船型较为丰满，以增加载货能力。 浮力应用：在设计时充分考虑油舱的布局和液体货物的密度变化对浮力的影响。确保在装载不同密度的油品时，船舶的浮力和稳定性都能得到保障。 3.客船 设计特点：注重乘客的舒适性和安全性，设有多层甲板和大量的舱室。通常具有较好的稳性和抗风浪能力，外观造型较为美观。 浮力应用：根据乘客数量、行李重量和船舶设备的重量，合理设计船体体积和形状。通过优化舱室布局和压载水系统，确保船舶在各种载客情况下都能保持良好的浮力和稳定性。 4. 渔船 设计特点：宽敞的鱼舱用于储存捕捞的渔获，配备捕捞设备，如渔网、吊杆、捕鱼灯等；良好的耐波性以适应海洋环境中的风浪。 浮力知识应用：船体形状通常为流线型，减少水阻，同时优化浮力分布；根据预计的渔获量和设备重量，设计合适的排水量，保证足够浮力；通过调整压载水，维持船舶平衡和稳定的浮力；合理安排鱼舱和设备舱的位置，确保重心稳定，浮力均匀。 5.海洋工程船 设计特点：具备多种作业功能，如起重、拖拽、潜水支持、海底施工等，因此船上配备了相应的专业设备和工作区域；为应对复杂海况，需要有出色的稳性，通常采用较宽的船型和合理的重心设计；高机动性：装备先进的推进系统和操控设备，以便在狭小空间和恶劣海况下灵活移动；耐波性好：具有良好的抗风浪能力，船体结构坚固，能减少海浪对船舶作业的影响；大储备浮力：预留较大的储备浮力，以应对可能的意外情况，如碰撞、破损等。 浮力知识的应用：海洋工程船的船体形状设计考虑了浮力的分布。船底通常较为平坦宽阔，以增加浮力面积，提高船舶的承载能力；在装载设备和货物时，必须根据浮力原理，合理分布重量，确保船舶的重心在安全范围内，保持平衡和稳定的浮力状态；通过控制船舶的吃水深度，来调节浮力和船舶的航行性能。 6.军舰 设计特点：强调作战性能，包括武器装备的搭载、航行速度、机动性和隐身性等。具有复杂的上层建筑和电子设备。 浮力应用：在满足作战需求的前提下，通过精心的船体设计和重量控制，保证军舰在各种工况下的浮力和稳定性。同时，军舰的压载水系统和减摇装置等也需要充分考虑浮力和稳定性的要求。 总之，不同类型的船舶在设计时都充分应用了浮力知识，通过合理控制船体的形状、体积、重量分布和压载水等因素，以实现安全、高效和稳定的航行。
任务三：制作一个有动力的小船 以下是一个简单的有动力小船的设计方案： 一、船体造型 设计成流线型，船头较尖，船尾较宽。这样的形状可以减少水的阻力，提高船的行驶速度。船体长约30厘米，宽约 12厘米，高约10厘米。 二、材料选取 1.船体：使用薄铝质的易拉罐，剪开后压平，黏贴在纸板上，具有一定的强度、可塑性及耐水性。 2.部件连接主要靠强力粘合剂。 3.密封材料：采用防水胶或者橡胶密封条，确保船体的密封性，防止进水。 三、主要制作工具 剪刀、热熔器 四、驱动装置 1.电机：选用小型直流电机，如3V的马达电机，功率根据船的大小和预期速度选择。 2.螺旋桨：用薄铝板剪成螺旋桨，直径约 5 - 7 厘米。 3.传动轴：使用硬塑料吸管轴，连接电机和螺旋桨。 五、制作步骤 1.将易拉罐减掉两端，然后压平或捋平，跟纸板粘合在一起，作为制作船体的材料，这样既坚固，可塑性也强，防水线也好。 2.用剪刀剪出船体的各个部分，然后使用胶水或铆钉拼接成船体。 3.在船尾部位安装电机，使用支架固定电机，确保其稳定。 4.将传动轴穿过船体底部的密封套，连接电机和螺旋桨。 6.安装电池盒和控制开关，连接电机的电线。 7.对船体进行密封处理，确保不漏水。 六、动力系统 使用可充电的锂电池组作为电源，通过控制开关来调节电机的转速，从而控制船的速度和行驶方向。 附：动力小船制作视频 这样一个简单的有动力小船就制作完成了，您可以根据实际情况进行调整和改进。
【实践应用】
1．如图是郑和下西洋所用的“宝船”模型。《明史 郑和传》记载，郑和的船队共有62艘长约147m、宽约50m的大船。漂浮在水面的一艘大船，其受到浮力与重力的大小关系为：浮力 等于 重力。在古代制造船只大多选用木材，木材除了有易于加工的特点，还因为其密度较 小 ，利于船只漂浮。
2. 600年前，我国明代航海家郑和从南京开始了下西洋的壮举，郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋时，若船上载重不变，则船所受的浮力 不变 ，轮船的吃水深度 变小 ，该轮船在码头装货物的过程中，轮船受到的浮力将 变大 。（三空均选填“变大”、“变小”或“不变”）
3. 阅读材料，回答问题。
漏刻漏刻是我国古代的计时工具，如图甲所示为多级漏刻。让漏壶中的水慢慢滴入箭壶，箭壶示意图如图乙所示，随着箭壶内的水逐渐增多，木块与箭杆组成的箭舟也慢慢上浮，古人从盖孔处看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻。
（1）箭舟漂浮在水面，随水位高低变化而升降，它所受的浮力是 不变 （选填“变化”或“不变”）的。
（2）用漏刻计量时间，保持一级漏壶水位的稳定是提高计时精确度的关键。若水位降低会导致滴水速度相应减小，是因为漏壶出水口处水的 压强 减小，从而影响计时的精确度。
（3）若如图乙所示的箭壶底面积为500cm2，箭舟质量为0.3kg。某次模拟计时实验中，小海先将水龙头调至均匀间隙滴水状态，如图丙所示，让水滴入箭壶中，并测得水龙头每分钟滴水的体积为25cm3。盖孔指在距离箭杆顶端10cm处时开始计时，完成24h计时后，盖孔指在距离箭杆顶端
82 cm处，此时箭舟浮在水面所受浮力是 3 N；箭杆上的时间刻度 均匀 （选填“均匀”或“不均匀”）；若要增加此装置的计时总时长，不更换模型结构、部件，最简单的办法是 减小水龙头的滴水速度 。（g=10N/kg）
4. “福船”是古代海上丝绸之路的重要航运工具，如图是某地仿制的一艘福船，该仿古福船长17.6m,宽4.8m,船满载时排水量40t,g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3。
（1）某次航行时，该仿古福船以5m/s的速度匀速直线航行1.5h。求此次航行的路程。
（2）求该仿古福船满载时受到的浮力。
（3）求排开水的体积。
（4）当该仿古福船从海上驶入长江时，该船是上浮些还是下沉些，为什么？
解：（1）航母的速度v=5m/s=18km/h，由可知，此次航行的路程：
s=vt=18km/h×0.5h=9km；
（2）根据阿基米德原理可知，该仿古福船满载时受到的浮力：
F浮=G排=m排g=40×1000kg×10N/kg=4×105N；
（3）由可知，排开水的体积：；
（4）该仿古福船始终处于漂浮状态，根据物体的浮沉条件可知，该仿古福船受到的浮力始终等于自身的总重力，当该仿古福船从海上驶入长江时，船的总重力，所以船受到的浮力不变，由于江水的密度小于海水的密度，由阿基米德原理可知，船排开水的体积变大，所以该船要下沉一些。
答：（1）此次航行的路程为9km；
（2）该仿古福船满载时受到的浮力为4×105N；
（3）排开水的体积为40m3；
（4）见解（4）。
5. 小刚同学听了“曹冲称象”的故事后，利用所学知识制作了“水秤”模型，可方便地称量物体的质量，其构造如图甲所示。已知透明大筒足够深，小筒的高度H=0.4m,底面积S=0.02m2，小筒和秤盘总重力为20N，小筒壁的厚度可忽略不计，假设在整个称量过程中小筒下表面始终与水面平行。（水的密度取1.0×103kg/m3）求：
（1）当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力；
（2）该“水秤”的零刻度线应该在何处，即A点距小筒底部的距离；
（3）该“水秤”称量物体的最大重力为多少N？
（4）如图乙，在秤盘放上物体后，就可以称量物体所受的重力，某次该“水秤”称量一个体积为1.2×10-2m3的实心木块时，该“水秤”模型恰好达到了最大称量限度，求木块的密度。
解：（1）当秤盘上不放物体时，小筒漂浮，浮力等于重力，所以小筒受到的浮力为
F浮=G小筒=20N
（2）当秤盘上不放物体时，利用阿基米德原理可知小筒排开水的体积为
；
则A点距小筒底部的距离为：
；
（3）小筒漂浮，浮力等于重力，所以该“水秤”称量物体的重力最大时，浮力最大，则最大总重力为：
；
所以该“水秤”称量物体的最大重力为：G大=G总大-G小筒=80N-20N=60N
（4）某次该“水秤”称量一个体积为1.2×10-2m3的实心木块时，该“水秤”模型恰好达到了最大称量限度，则木块的重力为60N，则木块质量为：
；
则木块的密度为
。
答：（1）当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力为20N；
（2）该“水秤”的零刻度线即A点距小筒底部的距离为0.1m；
（3）该“水秤”称量物体的最大重力为60N；
（4）“水秤”模型恰好达到了最大称量限度时木块的密度为0.5×103kg/m3。
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实　践　调研我国造船与航海方面的成就
物理观念:通过调研活动,使学生深刻理解物理概念在造船与航海领域的应用;引导学生将物理知识与航海技术、工程实践相结合,形成跨学科的物理观念。
科学思维:鼓励学生对调研过程中收集到的信息进行批判性思考,分析我国造船与航海成就背后的科学原理和技术创新;通过案例分析,培养学生的逻辑推理能力。
科学探究:引导学生围绕主题,提出具有探究价值的问题;在条件允许的情况下,设计简单的物理实验或模拟实验,让学生亲身体验物理原理在造船与航海中的应用。
科学态度与责任:培养学生的科学精神,使他们尊重事实、尊重证据,勇于探索未知领域;通过了解我国造船与航海事业的辉煌成就,激发学生的民族自豪感和社会责任感,鼓励他们为国家的科技进步和海洋事业发展贡献力量。
教学重点:能综合运用浮力、船舶设计、水上交通等相关的知识,了解我国古代和近年来船舶的发展及成就,知道不同类型船舶的设计特点
教学难点:综合考虑船体造型、材料选取、驱动装置等,制作动力小船模型
网络资源:中国造船工程学会官网、中国航海学会官网等权威机构网站。相关学术论文、新闻报道、科普文章等。
图书资源:《中国造船史》《中国航海史》等相关书籍。物理教材、科普读物等。
实物资源:当地造船厂或航海博物馆的实地考察机会。模拟实验所需的材料和工具。
一、创设情境,导入新课 教师播放一段展示我国现代船舶在大海中航行的图片,如航母、超大型集装箱船等。 提问学生:“你们知道这些壮观的船舶是如何建造的吗 它们在航行中运用了哪些物理原理 ” 学生感受我国造船与航海技术的先进性。 思考并尝试回答教师的问题,提出自己的疑惑或观点。 通过播放航母航行的视频,了解有关船舶航行的感性材料,激发学习兴趣
二、项目分析与活动安排 1.活动内容分析 (1)查阅资料,了解我国古代和近年来船舶的发展及成就,了解我国航海家郑和下西洋为世界航海史作出的贡献。 (2)查阅资料,了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用。 (3)制作一个用动力的小船。 2.知识讲解 教师简要介绍我国古代造船与航海的辉煌历史,如郑和下西洋。 重点讲述我国现代造船与航海业的发展成就,包括技术创新、船舶类型、航海路线等方面的成就。 引导学生思考这些成就背后的物理原理,如浮力、阻力、速度等。 3.学生活动 认真听讲,做好笔记;积极参与讨论,提出自己的见解或疑问。 明确本节课学习任务
三、项目实施 任务一:了解我国古代和近年来船舶的发展及成就,了解我国航海家郑和下西洋为世界航海史作出的贡献。 将学生分成若干小组,每组选择一个具体的调研方向,如船舶制造技术、航海导航系统、海洋资源开发等。 提供调研指导和资源清单,包括网络资源、图书资料、实地考察建议等。 鼓励学生自主查阅资料,思考问题,培养独立解决问题的能力。 学生活动: 小组讨论确定调研方向和具体计划。 分工合作,利用网络资源、图书资料等进行信息检索和分析。 小组内成员相互交流,分享各自的调研成果和观点。 任务二:了解不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用。 实地考察与模拟实验 教师活动: 组织学生到当地的造船厂或航海博物馆进行实地考察(如果条件允许)。 设计一些简单的模拟实验,如浮力实验、阻力实验等,让学生亲身体验物理原理在造船与航海中的应用。 引导学生观察、记录和分析实验现象,思考其背后的物理原理。 学生活动: 认真观察造船厂或航海博物馆的展品和设施,了解船舶的制造过程和航海技术的应用。 积极参与模拟实验,记录实验数据和分析结果。 小组讨论实验现象和物理原理之间的联系,提出自己的见解或疑问。 任务三:制作一个有动力的小船。 老师指导学生利用课前准备的方案和材料,分小组制作一个有动力的小船活动,注意制作过程的操作安全,注意小组成员的分工与协作。 示例: 1.船体造型 设计成流线型,船头较尖,船尾较宽。这样的形状可以减少水的阻力,提高船的行驶速度。船体长约30 cm,宽约12 cm,高约10 cm。 2.材料选取 (1)船体:使用薄铝质的易拉罐,剪开后压平,黏贴在纸板上,具有一定的强度、可塑性及耐水性。 (2)部件连接主要靠强力粘合剂。 (3)密封材料:采用防水胶或者橡胶密封条,确保船体的密封性,防止进水。 3.主要制作工具 剪刀、热熔器 4.驱动装置 (1)电机:选用小型直流电机,如3 V的马达电机,功率根据船的大小和预期速度选择。 (2)螺旋桨:用薄铝板剪成螺旋桨,直径约5~7 cm。 (3)传动轴:使用硬塑料吸管轴,连接电机和螺旋桨。 小组合作学习船舶的工作原理和工作过程,加深对物理知识的理解 小组合作设计制作小船,增强学生的团队意识和沟通能力
5.制作步骤 (1)将易拉罐减掉两端,然后压平或捋平,跟纸板粘合在一起,作为制作船体的材料,这样既坚固,可塑性也强,防水性也好。 (2)用剪刀剪出船体的各个部分,然后使用胶水或铆钉拼接成船体。 (3)在船尾部安装电机,使用支架固定电机,确保其稳定。 (4)将传动轴穿过船体底部的密封套,连接电机和螺旋桨。 (5)安装电池盒和控制开关,连接电机的电线。 (6)对船体进行密封处理,确保不漏水。 6.动力系统 使用可充电的锂电池组作为电源,通过控制开关来调节电机的转速,从而控制船的速度和行驶方向。 附:动力小船制作视频 这样一个简单的有动力的小船就制作完成了,你可以根据实际情况进行调整和改进。
四、展示交流 1.教师组织各小组选派代表进行汇报,展示调研成果和模拟实验的结果,评选制作的小船模型。 2.引导学生对各小组的汇报进行讨论和评价,分析我国造船与航海成就的原因和影响。 3.总结本次调研活动的重点内容,强调科技创新在推动行业发展中的重要作用。 对制作过程及制作成果及时进行反思,不断改进,培养分析概括能力
实　践　调研我国造船与航海方面的成就
一、项目提出
二、项目分析
三、项目实施
1.我国古代和近年来船舶的发展及成就
2.不同类型船舶的设计特点及其对浮力等知识的应用
3.制作一个有动力的小船
四、展示交流
1.引导学生总结本次调研活动的收获和体会。
2.鼓励学生反思自己在调研过程中的表现和不足,提出改进的建议。
3.布置后续的学习任务或拓展活动,如撰写调研报告、参加相关的科普讲座等。
　　本次实践活动成功地将物理知识与造船、航海技术相结合,使学生在学习物理的同时,了解了我国造船与航海领域的辉煌成就。这种跨学科的教学方式极大地拓宽了学生的视野,增强了他们对知识的综合运用能力。
　　在实践活动开始之前,可以专门安排一节信息检索课,教授学生如何高效地检索和分析与造船、航海相关的资料和信息。这样不仅可以提高学生的信息素养,还能帮助他们更有效地完成调研任务。
设计一个包含过程性评价、团队协作评价和展示成果评价等多元评价体系的评分表。通过学生自评、互评和教师评价相结合的方式,全面、客观地评价学生在实践活动中的表现
通过本次跨学科教学,我深刻认识到跨学科实践教学的重要性和挑战性。未来,我将继续努力优化教学设计,提高教学效果,为学生的全面发展贡献自己的力量。
　　
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