9.3跨学科实践：船闸（课件）教科版物理八年级下册.pptxVIP

第3节跨学科实践：船闸第九章压强

举世瞩目的我国三峡大坝如图1所示，其上、下游水位差最高可达113米，船只通航要依靠三峡双线五级船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共由5个闸室组成。它全长6.4公里，其中船闸主体部分1.6公里，引航道4.8公里，规模举世无双。

追溯起源中国是建造船闸最早的国家。船闸的历史发展：(1)秦始皇三十三年(公元前214年)所修建的灵渠上的陡门就是利用单门船闸以调整门前后的水位差，达到船舶克服水位差实现通航的目的。(2)宋代雍熙年间在西河建造了设有输水设备的陡门，是现代船闸的雏形。

(3)1293年，郭守敬在通惠河上建立了24座船闸，使运粮船可逆流而上，这一创举对古代北京城的发展有重要的推动作用。(4)上世纪80至90年代，我国相继建成“万里长江第一坝”葛洲坝等一系列船闸，使我国船闸的水平迅速迈进国际先进行列。(5)三峡大坝中的船闸，便是世界上总水头最高、技术最复杂的船闸工程。

任务一了解船闸1.船闸船闸是通过阀门控制输水系统向闸室充水、向外泄水，实现闸室水位的升降，帮助船舶克服水位差过坝的一种过船建筑物。也就是“制造”一段河流更易于船舶通过，形象比喻为“船舶走楼梯”。

2.船闸结构船闸由闸室、闸首、闸门、输水系统、阀门、引航道等部分组成。其中输水系统和阀门是实现船闸过船功能的核心，直接关系船闸能否安全、高效运行。(具体示意图如图2所示)

3.分类船闸按照所处位置可分为海船闸、河船闸和运河船闸。船闸根据沿船闸轴线方向的闸室数目可分为单级船闸和多级船闸，以单级船闸使用最广。

任务二船闸的力学原理1.工作原理船闸是利用连通器的工作原理工作的。2.工作过程结合船闸的基本结构图(如图3所示)，分析船从下游驶向上游的过程。

(1)如图甲：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。当闸室水面与下游相平时，下游闸门打开，船驶入闸室。(2)如图乙：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。(3)如图丙：闸室中水面与上游相平时，打开上游闸门，船驶往上游。同时关闭上游闸门和阀门B。

深度思考船是怎样从上游驶向下游的？深度理解①将阀门A关闭,阀门B打开，闸室和上游水道构成了一个连通器，水从上游流向闸室。当闸室水面与上游相平时，打开上游闸门，船驶入闸室。②关闭上游闸门和阀门B，打开阀门A，闸室和下游水道构成了一个连通器，水从闸室流向下游。③当闸室中水面与下游相平时，打开下游闸门，船驶往下游。同时关闭下游闸门和阀门A。

3.三峡船闸(1)工作原理连通器的工作原理。(2)工作过程以从下游驶往上游为例，三峡船闸共有五级船闸，当船行驶到最低一级(第五级)船闸时，船闸的进口会关闭，这时开始充水。当水位涨到一定高度(与第四级船闸内水面高度齐平)时，船进入第四级船闸，又开始充水，以此类推，直到船通过第一级船闸，最后到达上游。

(3)“人”字闸门与液压技术①“人”字闸门：三峡船闸的“人”字闸门有24扇。如图4所示，“人”字闸门的厚度在3m左右，重量在850t左右，它的面积近似2个篮球场的大小。“人”字闸门以三铰拱的作用承受水压力，常用作承受单向水头、在静水条件下启闭的工作闸门。

当人们将它关闭的时候，上游方向的水就会往下流，因为它的门面向上游凸出，从而使得“人”字闸门越压越紧。凭借这一优势，使得“人”字闸门关闭后，它的缝隙宽度仅为0.2mm，这一区域的渗水量不到0.03m3/s。

②液压技术：船闸运行过程中，闸门要在36m深的水中转动，需要克服约2.7×106N的阻力。这扇巨型闸门的开合，是利用液压技术实现的。液压启闭机的推拉杆像两只巨大的手臂，平稳安全、灵活自如地使两扇闸门在30多米深的水中开启、关闭。

(4)用途：有效防范洪涝灾害，利用河水灌溉农田、水力发电等功能。

深度思考三峡船闸的“人”字闸门有24扇。当人们将它关闭的时候，请你想一想：为什么“人”字闸门会越压越紧？深度理解当人们将它关闭的时候，上游方向的水就会往下流，因为它的门面向上游凸出，从而使得“人”字闸门越压越紧。

任务三设计、制作一个船闸1.设计结构在学习船闸的原理与功能时，只靠课本上的图示进行讲解，同学们往往不易真正理解和掌握。为了解决这个问题，我们模仿了生活中在河边修筑的船闸，制作了“船闸模型”，如图5所示。

2.选择材料有机玻璃(3~3.5mm厚)、透明塑料管、微孔泡沫塑料(鞋垫)、玩具船、玻璃胶、乳胶管、水槽、盛水杯、不同颜色的水等。工具包括塑料尺、玻璃刀、剪刀、热胶枪、油石、透明胶带等。

3.参考船闸模型，结构上要有闸首、闸门、阀门、闸室、输水系统、引航道等