人教版（2024）八年级上册（2024）【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理教案及反思

这是一份人教版（2024）八年级上册（2024）【跨学科主题学习】探究“束水攻沙”原理教案及反思，共4页。
1.运用实际数据,计算河流的过水横截面面积。
2.结合实例,探寻不同河段的河流过水横截面面积与河宽、水深的关系。
3.运用相关数据,探寻河流过水横截面面积与流速的关系。
4.结合黄河实例,探究黄河“束水攻沙”的原理。
教师通过多媒体播放黄河“束水攻沙”视频,简单解释“束水攻沙”原理,让学生直观感受“束水攻沙”,并能进行初步的思考。
图1 河流过水横截面示意
任务一:计算河流的过水横截面面积
河流的过水横截面近似倒梯形。假设一条河流某处的河底宽度(a)为60米,河水深度(h)为3米时,河面宽度(b)为100米(图1)。
运用梯形面积公式,计算河流在该处的过水横截面面积(S),写出计算过程。
参考答案:梯形面积公式:(上底+下底)×高÷2;
过水横截面面积:(100+60)×3÷2=240(米2)
任务二:探寻不同河段的河流过水横截面面积与河宽、水深的关系
假设图2中甲、乙、丙、丁各河段河底宽度均为河面宽度的1/2,利用河流过水横截面面积计算公式,完成表。
图2 河流四地过水横截面位置示意
河流四地的河面宽度、河底宽度、水深与过水横截面面积
参考答案:从左往右,自上而下:300 450 400 1 50 2 120 180
任务三:探寻河流过水横截面面积与流速的关系
图3 河流某河段流量计算原理示意
流量(Q)是河流过水横截面面积(S)与流速(v)的乘积。可以借用下面的例子理解河流流量的计算方法。如图3在AB位置垂直河流做一个横截面,假设河水通过AB位置横截面的平均流速为2米/秒,可以从AB位置向下游2米处的CD位置再截取一个横截面。假设河流两岸平行、河底宽度不变,AB至CD间的水量在数值上等于以AB过水横截面为底,高为2米的棱柱体积。该体积就是通过AB横截面的流量值。
(1)根据以上描述,列出流量的计算公式。结合任务一的计算结果,计算此时河流经过该横截面的流量。
参考答案:流量的计算公式是Q=Sv,其中Q代表流量,单位是米3/秒;S代表过水横截面面积,单位是米2;v代表平均流速,单位是米/秒。
通过AB横截面的流量值=240米2×2米/秒=480米3/秒。
(2)在相同流量下,由于河流在不同河段的过水横截面面积不同,河流的流速也存在差异。假设流量保持900米3/秒不变,根据表中计算的甲、乙、丙、丁四地的过水横截面面积,试计算甲、乙、丙、丁四处的河流流速,并绘制河流过水横截面面积—流速关系图(图4)。

图4 河流过水横截面面积—流速关系曲线
参考答案:
(3)根据图4绘制的曲线,描述河流流速与河流过水横截面面积之间的关系。
参考答案:河流流速与河流过水横截面面积之间成反比例关系。当河流的流量保持一定时,河流的过水横截面面积越大,流速就越小;反之,过水横截面面积越小,流速就越大。
任务四:探究黄河“束水攻沙”的原理
潘季驯“束水攻沙”方略的核心思想是:“水分则势缓,势缓则沙停,沙停则河饱,尺寸之水皆由沙面,止见其高。水合则势猛,势猛则沙刷,沙刷则河深,寻丈之水皆由河底,止见其卑。筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于两旁,则必直刷乎河底。一定之理,必然之势,此合之所以愈于分也。”
(1)请用现代汉语描述潘季驯的“束水攻沙”方略。
参考答案:潘季驯观察到黄河含沙量大的特点,并认识到分流会导致水势缓慢,泥沙容易沉积在河床,造成河道淤积。因此,他提出了“筑堤束水,以水攻沙”的理论。这一理论的核心在于通过在黄河下游两岸修筑堤防,防止河水分流,使水量集中,形成强劲的水流。这样,水流的速度会加快,冲刷力也会增强,从而能够有效将泥沙挟带并冲入海中,减少河床沉积。
(2)河流的流速越大,搬运和冲刷泥沙的能力就越强。试从流速与河流过水横截面面积的关系说明“束水攻沙”原理。
参考答案:“束水攻沙”原理是利用河流流速与河流过水横截面面积之间的关系,通过修筑堤防、缩窄河床断面,从而加快河流流速,提高水流的挟沙能力,将泥沙冲刷并输送到海里。
本次跨学科主题学习是探究“束水攻沙”的原理,首先计算河流过水横截面面积,进而探究河流过水横截面面积与河宽、水深的关系,在此基础上探寻河流过水横截面面积与流速的关系,在以上探究的基础上,进一步结合黄河的实际情况,探究黄河“束水攻沙”的原理。通过本次跨学科主题学习,学生对“束水攻沙”的原理有一定的认识。
河段
河面宽度/米
河底宽度/米
水深/米
过水横截面面积/米2
甲
600
1
乙
200
300
丙
100
150
丁
60
2