摘要:为免学生将知识与生活隔离开来,教师应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,激发学生的学习兴趣,让他们学会联系实际的学习方法,培养学生解决问题的能力。本文以三峡工程为例,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。
关键词:STS 三峡工程 联系实际 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1.1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25.5万吨钢材组成,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)
物理知识:根据P=ρgh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
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846.8亿千瓦时。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。
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。
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