在实践中体验物理的魅力
作者： 刘鹏摘要：新课程标准提出了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在物理教学的实践中，我们也充分认识到了物理源自于我们的生活，也处处服务于我们的生活。为了让学生充分认识到物理的实用性，我们组织了初二年级的同学赴江都芒稻船闸参观、调查。
关键词：物理教学；实践
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2011)1-030-001
一、芒稻船闸概况
在实地探访芒稻船闸过程中，通过相关人员的热心介绍和学生的实地观察，同学们了解了芒稻船闸的大致情况。
芒稻船闸位于扬州市江都市仙女镇西，是江都水利枢纽工程的组成项目之一，是芒稻河入江口，更是江都至长江水上运输的咽喉要道。该船闸于1966年5月建成通航。
1.设计标准
芒稻船闸船闸室长135m、宽12m(闸首宽10m)、高度3m，设计通航规模为800t级船队。设计年通过量为300万吨。芒稻船闸是反对称式布置，上下闸首均采用钢筋混凝土空箱闸墙连底式钢筋混凝土结构，闸室墙采用L形连底式钢筋混凝土结构，为降低墙后地下水，于水位＋3.5m处设排水暗管1道。上下闸首外各建有扶壁式钢筋混凝土导航墙一段，辅导航墙为直线段接弧线段，长约为20m，主导航墙为直线形，长约15m。直线段外侧为27m长的浆砌块石重力式导航墙。
2.使用现状
目前闸室每闸可通过船舶吨位约为900t(500t两条、300t三条，100t九条)，每闸通过量平均900t计算，过闸通行每个闸次平均需要耗时30min，每天按照24h计算，每天只能通过48个闸次，通过船舶吨位为4.32×104t，平均年最大通过船舶1.5768×107t。
根据芒稻船闸管理处统计的数据显示，2009年芒稻船闸的通过量为2.11384×108t，是设计通过量的7倍，2011年更有望突破2.5×108t(注：根据媒体最近公布的数据为2.6×108t)。
3.存在问题
芒稻船闸运行至今已有40多年，由于常年超负荷运行，加上建造时间长、规模小，船闸技术状况较差。观察发现芒稻船闸的混凝土墙面磨损严重，特别是近年来钢制船舶的吨位越来越大，对闸室、闸首、导航墙等钢筋混凝土结构的碰撞越来越严重，下游的检修门槽已近磨平，基本无使用功能，造成水工、土建结构表面时有损坏，维修量加大。原有闸、阀门及闸、阀门启闭机械使用年限较长，式样较为陈旧，工作效率较低。在冬季桔水期，该闸上游引航道水位达6m，下游最低通航水深不足2m，影响船舶正常通行，待闸船舶数量增加，一般保持在200艘左右，上行船舶需待闸2－3天，下行船舶需待闸4-5天，已不能适应水运事业快速发展和船舶日益大型化的形势，急需进行扩容改造。
二、芒稻船闸中的连通器原理
1.连通器原理
将上端开口、下端相连通的容器称为连通器，当连通器中注入同种液体，且液体保持静止时，连通器各容器中两边液面总保持相平。如图所示。
2.芒稻船闸工作原理
原理图说明：图中A、B为船闸的阀门，C、D为船闸的闸门，虚线表示闸门关闭，淡红色矩形表示闸门打开。“—”表示阀门打开，“1”表示阀门关闭。
以船从上游到下游为例说明船闸工作原理。
若船只从下游到上游，则首先打开闸室右侧阀门B，使得下游和闸室形成一个连通器，闸室液面与下游相平后，打开闸门D，船只驶入闸室。关闭阀门B、闸门D，将闸室右侧阀门A打开，使得闸室和上游构成一个连通器，在闸室内液面与上游相平后，打开闸门C，船只驶入上游，完成过闸。闸室的闸门c和阀门A关闭，等待下批船只。
在实际观察中，同学们对上述原理有了深刻的体验，同时大家发现，芒稻船闸在实际操作中是让船只批量过闸的，即等待上下游的船只聚集到一定的数量后，再开闸放船，大大减少了开、关闸门和阀门的次数，节省了能量，并提高了设备的利用率。
三、由芒稻船闸引发的思考
在实地参观和体验后，同学们学习兴趣骤然提高，纷纷思考：生活中还有哪些与船闸知识相同的实际应用呢?
老师布置同学们课后进行后续调查，同学们积极行动，了解到了生活中的茶壶、农户屋顶的水塔、锅炉水位计等都应用了连通器原理。
四、由芒稻船闸所提出建议
鉴于芒稻船闸超负荷运行的实际情况，考虑到芒稻船闸对江都水路交通的重要性，为进一步调高芒稻船闸的运输吞吐量。建议管理单位和相关部门：加强船闸机电、导航设备的保养和维护，适当更换设备或对原有船闸进行改造，提高过闸量；对通行船只进行合力编队，确保最大通闸量的同时，有效避免船闸的相关设备的碰撞；及时掌握河流水位变化情况，适时调整开闸时间，确保过往船只过了、过好。(注：从有关部门得知，芒稻船闸扩容改造工程已经通过审核并已经立项，即将付诸实施)。
通过探访芒稻船闸，学生对连通器原理有了更深刻的理解，体验到了物理在生活中的巨大作用，培养了学生学习物理的兴趣，激发了学生学习物理知识的积极性，同时学生的观察分析能力得到进一步提高，也为日后将所学物理知识应用于生活埋下必要的伏笔。