高中物理教学论文联系生活,体现“STS”──三峡工程中的物理.pdf

1 联系生活，体现“ STS ”三峡工程中的物理 初中生学习物理很容易将知识与生活隔离开来，变成单纯的物理知识的学习，极不利于学 生能力的培养、“ STS ”观念的建立。如果教师能有意识地寻找一些生活现象或事物作为切 入点， 将众多的知识联系起来，组成一个有机整体，让学生主动参与和感受，将会极大地激 发学生的学习兴趣、增强学生的信心，同时也教会了学生联系实际的学习方法，培养了学生 解决问题的能力。下面就以三峡工程为例，简单介绍一下如何将众多物理知识结合起来，让 学生联系生活、培养能力的学习方法。 首先， 课前组织学生看有关三峡工程的录像，组织学生分别通过网络、图书杂志、 音像 资料等查找关于“三峡工程”的资料，然后，教师利用把所获得的资料制作成多媒体课件。 在课堂上让学生提出他们想提的问题，供大家一起来讨论。 一、包含的力学知识 材料 1：三峡工程是中国、也是世界上最大的水利枢纽工程，是治理和开发长江的关键 性骨干工程。 三峡工程水库正常蓄水位175 米，总库容 393 亿立方米； 水库全长 600 余公里， 平均宽度11 公里；水库面积1084 平方公里。 提出问题：蓄水位达到175 米高有什么意义？（讨论） 物理知识：（1）在水利发电方面有很大的意义。水位升高，上下游的落差大，水具有巨 大的重力势能， 有更多的重力势能转化为动能，推动水轮机做功。 当然转化而来的电能更多。 （2）水推动水轮机功的多少可用公式W=Gh 来计算。 材料 2：如图所示， 枢纽建筑物基础为坚硬完整的花岗岩体，岩石抗压强度约100 兆帕； 岩体内断层、 裂隙很少， 且大多胶结良好、透水性微弱。 这些因素构成了修建混凝土高坝的 优良地质条件。 三峡大坝是一座坚固的混凝土重力坝，大坝由 2689 万吨混凝土外加29 万吨 钢筋和 255 万吨钢材组成，坝高185 米，大坝底部宽121 米，坝高和坝宽都超过100 米。 提出问题：大坝为何修得上窄下宽？（讨论） 2 物理知识： 根据 P=gh 可知， 当液体的密度一定时，液体的压强随深度的增加而增大， 大坝底部水深， 产生压强大， 水对坝底产生的压力也大。故大坝底部要修得宽而厚，才能承 受足够大的压强压力。 材料 3：三峡水库将显著改善宜昌至重庆660 公里的长江航道，万吨级船队可直达重庆 港。 航道单向年通过能力可由现在的约1000 万吨提高到5000 万吨， 运输成本可降低35-37%。 经水库调节，宜昌下游枯水季最小流量，可从现在的3000 立方米 / 秒提高到5000 立方米 / 秒以上，使长江中下游枯水季航运条件也有较大的改善。 提出问题：铁的密度比水大，但钢铁轮船为什么能浮在水面上？（讨论） 物理知识： 利用空心的办法，减小轮船的平均密度，使得轮船受到的浮力等于轮船的重 力。这样轮船就浮在水面上。 材料 4：泄洪坝段位于河床中部，前缘总长 483 米，设有 23 个泄洪深孔， 底高程 90 米， 深孔尺寸为7×9 米，其主要作用是泄洪；22 个泄洪表孔 （孔口净宽8 米，溢流堰顶高程158 米） ，底高程 158 米，尺寸为 8×17 米，其主要作用是泄洪；22 个底孔 （用于三期施工导流） 底高程 57 米，尺寸为6×8 5 米，其作用为临时泄洪和导流明渠截流之后过水。下游采用 鼻坎挑流方式进行消能，减少水流的冲击力。 提出问题：泄洪深孔有什么作用？它相当于什么物理模型？（讨论） 物理知识：自动泄洪和导流作用。泄洪深孔相当于连通器。 材料 5：如图所示，通航建筑物包括永久船闸和升船机，均位于左岸山体内。永久船闸 为双线五级连续梯级船闸。单级闸室有效尺寸为280×34×5 米（长×宽×坎上最小水深）， 可通过万吨级船队。 提出问题：船闸相当于什么物理模型？（讨论） 物理知识：船闸相当于连通器。 二、包含的热学知识 3 材料 6：从满足航运要求考虑，枯水期最低消落水位不能低于155 米，如果选用150 米 方案， 长寿以上的上下洛碛、王家滩等浅滩将露出而碍航，155 米时， 上述浅滩全部被淹没； 如果选用160 米方案，水库兴利库容较155 米方案减少30 多亿立方米，枯季下泄流量约减 少 300 立方米秒。 综合考虑发电和航运要求，枯水期最低消落水位仍以采用可行性研究报 告推荐的155 米为宜。这一水位时三峡水库的兴利库容为165 亿立方米。 提出问题：三峡库区大量蓄水后，水量增加对当地气候有无影响？（讨论） 物理知识：有，会变得冬暧夏凉。根据Q=Cm t 可知，当m 、Q一定时， t 与 C成反 比，水的比热大，在质量相同、日照条件相同时，水的温度变化小，当地气温变化就小。再 加上大量的水蒸发吸热，也会对气候有所影响。 三、包含的光学和声学知识 材料7： 三国演义第八十四回合写道：东吴大将陆逊火烧蜀军连营七百里，纵马靠 近了鱼腹浦，“看见前面临山傍江，一股煞气，冲天而起”，几番差人前去探视，皆“回报 并无军屯在此”。陆逊便引数十骑亲往察看，不想钻进了诸葛亮摆下的“每日每时，变化无 端，可比十万精兵”的八阵图。他一进去，阵门突然关住了，“方欲出阵，忽然狂风大作， 一霎时，飞沙走石，遮天盖地。 怪石差峨，槎桠似箭；横沙泥土，重叠如山；江声浪 涌，有如剑鼓之声。陆逊大惊曰：吾中诸葛亮之计！ ” 提出问题1、江声浪涌，有如剑鼓之声包含什么道理？（讨论） 物理知识：声音的产生和传播。 提出问题2：图中水面某处看起来反光，为什么？（讨论） 物理知识：镜面反射。 四、包含的电学知识 材料 8：三峡水电站总装机容量1820 万千瓦，年平均发电量8468 亿千瓦时。它将为 经济发达、能源不足的华东、华中和华南地区提供可靠、廉价、清洁的可再生能源，对经济 发展和减少环境污染起到重大的作用。 4 提出问题：电能与其它能源相比，有什么优点？（讨论） 物理知识：电能的优点是无污染，效率高。有利于环境保护。 材料 9：三峡水电站地处我国腹地，地理位置优越，与我国华北、华中、华南、华东、 川东的负荷中心相距均在500-1000 公里以内。三峡水电站将以500 千伏交流输电线向华中、 川东供电，以 (600 千伏直流向华东送电，并将与华北和华南联网。 提出问题：远距离输电时，为何采用高压输电？（讨论） 物理知识：根据P 损=I2R 可知， R一定，电能的损耗与I2 成正比，要减小损耗功率就 要减小电流；再根据P=UI 可知，电流减小了，必须提高输送电压。 材料 10：水电站采用坝后式布置方案，共设有左、右两组厂房。共安装26 台水轮发电 机组，其中左岸厂房14 台，右岸厂房12 台。水轮机为混流式（法兰西斯式），机组单机额 定容量 70 万千瓦。 提出问题：发电机的工作原理是什么？（讨论） 物理知识：发电机是利用电磁感应现象来发电的，它将机械能转化为电能。 整个学习过程中，学生们都是积极主动地参与，他们花时间查找了大量的资料，提出各 种各样的问题， 热烈地参加讨论，不知不觉中， 将众多的知识与实际生活联系起来，大大地 激发了学生的学习兴趣。