在實踐中體驗物理的魅力

摘要：新課程標準提出了“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，在物理教學的實踐中，我們也充分認識到了物理源自于我們的生活，也處處服務于我們的生活。為了讓學生充分認識到物理的實用性，我們組織了初二年級的同學赴江都芒稻船閘參觀、調查。

關鍵詞：物理教學；實踐

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2011)1-030-001

一、芒稻船閘概況

在實地探訪芒稻船閘過程中，通過相關人員的熱心介紹和學生的實地觀察，同學們了解了芒稻船閘的大致情況。

芒稻船閘位于揚州市江都市仙女鎮西，是江都水利樞紐工程的組成項目之一，是芒稻河入江口，更是江都至長江水上運輸的咽喉要道。該船閘于1966年5月建成通航。

1.設計標準

芒稻船閘船閘室長135m、寬12m(閘首寬10m)、高度3m，設計通航規模為800t級船隊。設計年通過量為300萬噸。芒稻船閘是反對稱式布置，上下閘首均采用鋼筋混凝土空箱閘墻連底式鋼筋混凝土結構，閘室墻采用L形連底式鋼筋混凝土結構，為降低墻后地下水，于水位＋3.5m處設排水暗管1道。上下閘首外各建有扶壁式鋼筋混凝土導航墻一段，輔導航墻為直線段接弧線段，長約為20m，主導航墻為直線形，長約15m。直線段外側為27m長的漿砌塊石重力式導航墻。

2.使用現狀

目前閘室每閘可通過船舶噸位約為900t(500t兩條、300t三條，100t九條)，每閘通過量平均900t計算，過閘通行每個閘次平均需要耗時30min，每天按照24h計算，每天只能通過48個閘次，通過船舶噸位為4.32×10⁴t，平均年最大通過船舶1.5768×10⁷t。

根據芒稻船閘管理處統計的數據顯示，2009年芒稻船閘的通過量為2.11384×10⁸t，是設計通過量的7倍，2011年更有望突破2.5×10⁸t(注：根據媒體最近公布的數據為2.6×10⁸t)。

3.存在問題

芒稻船閘運行至今已有40多年，由于常年超負荷運行，加上建造時間長、規模小，船閘技術狀況較差。觀察發現芒稻船閘的混凝土墻面磨損嚴重，特別是近年來鋼制船舶的噸位越來越大，對閘室、閘首、導航墻等鋼筋混凝土結構的碰撞越來越嚴重，下游的檢修門槽已近磨平，基本無使用功能，造成水工、土建結構表面時有損壞，維修量加大。原有閘、閥門及閘、閥門啟閉機械使用年限較長，式樣較為陳舊，工作效率較低。在冬季桔水期，該閘上游引航道水位達6m，下游最低通航水深不足2m，影響船舶正常通行，待閘船舶數量增加，一般保持在200艘左右，上行船舶需待閘2－3天，下行船舶需待閘4-5天，已不能適應水運事業快速發展和船舶日益大型化的形勢，急需進行擴容改造。

二、芒稻船閘中的連通器原理

1.連通器原理

將上端開口、下端相連通的容器稱為連通器，當連通器中注入同種液體，且液體保持靜止時，連通器各容器中兩邊液面總保持相平。如圖所示。

2.芒稻船閘工作原理

原理圖說明：圖中A、B為船閘的閥門，C、D為船閘的閘門，虛線表示閘門關閉，淡紅色矩形表示閘門打開。“—”表示閥門打開，“1”表示閥門關閉。

以船從上游到下游為例說明船閘工作原理。

若船只從下游到上游，則首先打開閘室右側閥門B，使得下游和閘室形成一個連通器，閘室液面與下游相平后，打開閘門D，船只駛入閘室。關閉閥門B、閘門D，將閘室右側閥門A打開，使得閘室和上游構成一個連通器，在閘室內液面與上游相平后，打開閘門C，船只駛入上游，完成過閘。閘室的閘門c和閥門A關閉，等待下批船只。

在實際觀察中，同學們對上述原理有了深刻的體驗，同時大家發現，芒稻船閘在實際操作中是讓船只批量過閘的，即等待上下游的船只聚集到一定的數量后，再開閘放船，大大減少了開、關閘門和閥門的次數，節省了能量，并提高了設備的利用率。

三、由芒稻船閘引發的思考

在實地參觀和體驗后，同學們學習興趣驟然提高，紛紛思考：生活中還有哪些與船閘知識相同的實際應用呢?

老師布置同學們課后進行后續調查，同學們積極行動，了解到了生活中的茶壺、農戶屋頂的水塔、鍋爐水位計等都應用了連通器原理。

四、由芒稻船閘所提出建議

鑒于芒稻船閘超負荷運行的實際情況，考慮到芒稻船閘對江都水路交通的重要性，為進一步調高芒稻船閘的運輸吞吐量。建議管理單位和相關部門：加強船閘機電、導航設備的保養和維護，適當更換設備或對原有船閘進行改造，提高過閘量；對通行船只進行合力編隊，確保最大通閘量的同時，有效避免船閘的相關設備的碰撞；及時掌握河流水位變化情況，適時調整開閘時間，確保過往船只過了、過好。(注：從有關部門得知，芒稻船閘擴容改造工程已經通過審核并已經立項，即將付諸實施)。

通過探訪芒稻船閘，學生對連通器原理有了更深刻的理解，體驗到了物理在生活中的巨大作用，培養了學生學習物理的興趣，激發了學生學習物理知識的積極性，同時學生的觀察分析能力得到進一步提高，也為日后將所學物理知識應用于生活埋下必要的伏筆。