人教版（2024）八年级下册（2024）跨学科实践：制作简易活塞式抽水机教案

这是一份人教版（2024）八年级下册（2024）跨学科实践：制作简易活塞式抽水机教案，共7页。教案主要包含了活塞式抽水机原理，设计并制作活塞式抽水机等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
教学
目标
1. 能理解活塞抽水机的工作原理，掌握简易活塞抽水机的制作方法，并了解大气压强在其中的应用。
2. 通过动手制作、测试与调整的过程，培养学生的实践操作能力、问题解决能力和团队合作精神。
3. 激发学生对科学探索的兴趣，培养其创新思维和环保意识，通过跨学科融合体验知识的综合运用。
教材
分析
本节分“活塞式抽水机的工作原理”和“制作活塞式抽水机”两部分内容。活塞式抽水机的工作原理、制作活塞式抽水机是本节教学的重点，也是难点。
本节内容实际上是大气压强的一个典型应用。在教学过程中，教师应根据这一思想突出活塞抽水机的工作原理。针对学生在制作过程中可能遇到的问题，耐心指导，培养学生的动手实践能力。
学情分析
八年级学生在物理学科的学习上已经具备了一定的基础，对力的作用、压力、大气压等概念有了初步的认识。为学生对活塞式抽水机的工作理及其制作奠定了基础。在教学过程中，应关注以下几点：
1. 针对学生好奇心强的特点，充分激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究活塞式抽水机的工作原理。
2. 在教学过程中，教师应以学生为中心，充分调动学生的主观能动性，使学生在轻松愉快的氛围中学习物理知识，提高学生的科学素养。
教学重点
活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。
教学难点
活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。
教学
器材
一个用来装洗涤液的空瓶子，一根筷子，一块塑料片，一个玻璃球，一块橡皮膏，一根塑料管。
多媒体ppt，包含视频：《活塞式抽水机原理》、《自制活塞式抽水机》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。
本节我们就自己动手制作一台简易活塞式抽水机。
思考问题，进入情境。
学习新课 一、活塞式抽水机原理
1 . 提出问题
取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞，水就会被压回盆中。
怎样才能不断地将水提升到高处呢?

2. 活塞式抽水机的构成
活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。
3. 活塞式抽水机的工作原理
【师生共同分析】
①提起活塞，阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水受到大气压的作用，推开阀门B进入圆筒。
②当压下活塞时，阀门B被水压下关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部。
③再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。
【播放视频】——《抽水机的工作原理》
【例题1】如图是活塞式抽水机工作的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．抽水机是利用大气压来工作的
B．在图甲中，阀门A与B都是单向阀门
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，水被阻不能向下流动
D．这样的抽水机提升水的高度可以无限高
【答案】D.
【解析】A．抽水机是先将筒内的空气排出，使其内部压强较小，水在外界大气压的作用下被压到高处，是利用大气压工作的，A正确，不符题意；
B．在图中，抽水机的阀门A与B都是单向阀门，B正确，不符题意；
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，形成一个闭合的空间，所以水被阻不能向下流动，C正确，不符题意；
D．抽水机是利用大气压来工作的，大气压强取1标准气压，则支持的水柱高为
h水=p0ρ水g=1.0×105帕1.0×103千克/米3×9.8牛/千克 = 10米
即1标准气压能支持10m高左右的水柱，所以抽水机提升水的最大高度约为10m，故D错误，符合题意。
所以选D.
思考问题，进入主题。
与老师一起分析活塞式抽水机、离心式抽水机的原理，知道都是利用了大气压。
做例题1，会根据活塞式抽水机的工作原理分析工作过程。
学习新课 二、设计并制作活塞式抽水机
1. 设计活塞式抽水机
【提出问题】制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题。例如，如何选一个密封性好的圆筒?怎样制作活塞?从哪儿进水，从哪儿出水，又该怎样制作两个阀门?
请发挥你的聪明才智，充分利用身边的材料，与同学们一起认真思考讨论，制订设计方案。
2. 制作活塞式抽水机的材料
一个用来装洗涤液的空瓶子，一根筷子，一块塑料片，一个玻璃球，一块橡皮膏，一根塑料管。
3. 制作活塞式抽水机的步骤
（1）如图甲所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞，使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。
（2）如图乙所示，在瓶子的侧壁上打一个出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。
（3）如图丙所示，在活塞上打两个孔A、B，中间的孔A用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔B，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。

甲 圆筒和活塞 乙 出水管 丙 带阀门的活塞
（4）如图所示，装上活塞，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会把水抽上来。
4. 测试与调整
将整个装置装满水，注意水位应低于出水口。上下移动活塞杆，观察水是否能通过单向阀门被有效吸入并排出。特别注意检查单向阀门的工作效果，确保水在活塞上升时能够进入瓶内，而在活塞下降时不会回流。如果发现有漏水或回流现象，检查各连接处的密封性和单向阀门的工作效果，并进行必要的调整。
5. 展示交流
（1）用制作好的抽水机抽水。比一比哪个小组制作的抽水机运转得更流畅。
（2）讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法。说一说，它们是怎样实现抽水功能的?这样的抽水机提升水的最大高度是多少?
（3）你能从设计、选材上提出优化方案，制作一个更好的抽水机吗?
【播放视频】——《自制活塞式抽水机》
6. 拓展——离心抽水机
【师生分析】如图所示，抽水机在启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气，当启动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直循环下去，就不断把水送到了高处。
以小组为单位制订设计方案。
根据实验方案进行制作。

把自制的模型进行测试与调整，进行优化提高。
把自制的模型进行展示交流，讲解抽水机各部件的作用。
观看视频，了解制作过程。
了解离心抽水机的原理。

课
堂
练
习
课
堂
练
习
1．活塞式抽水机的工作原理如图所示，当活塞被从圆筒底部提起时，阀门A____，地下水在_______的作用下推开阀门______，进入圆筒中。
【答案】关闭，大气压，B。
【详解】由图可知，当提起活塞时，阀门A关闭，活塞内的气体体积增大，气压降低，低于外界的大气压，因此管外的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中。
2. 如图使用活塞式抽水机时，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气稀薄，低处的水受到_______的作用推开阀门B进入圆筒。当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门_____进入圆筒的上部。再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门______关闭，水从侧管流出。
【答案】大气压，A，A。
【详解】使用活塞式抽水机，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气少，低处的水受到大气压的作用推开阀门进入圆筒。
压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门A，进入圆筒的上部。
再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。
3．如图是活塞式抽水机工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．抽水机是利用大气压来工作的
B．在图甲中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上的P点受到的作用力竖直向上
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，水被阻不能向下流动
D．这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【答案】B。
【详解】A．抽水机是先将筒内的空气排出，使其内部压强较小，水在外界大气压的作用下被压到高处，所以抽水机是利用大气压工作的，故A正确，不符题意；
B．图甲中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上P点对活塞一个向上的力，由于物体间力的作用是相互的，活塞对P的作用力是向下的，故B错误，符合题意；
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，形成一个闭合的空间，所以水被阻不能向下流动，故C正确，不符合题意；
D．抽水机是利用大气压来工作的，已知大气压强为p0=1.0×105Pa，由p=ρgh可得
h水=p0ρ水g=1.0×105帕1.0×103千克/米3×9.8牛/千克 = 10米
则1标准气压能支持10m高的水柱，故抽水机提升水的最大高度约为10m，故D正确，不符合题意。
故选B。
4. 如图所示是活塞式抽水机工作的示意图。其中手柄AOB是杠杆，O为支点。当活塞向上运动，将地下水汲上来时，请画出手柄所受动力F1的力臂及阻力F2。

【答案】见右图。
【详解】延长动力作用线，过支点O作动力作用线F1的垂线段L1，阻力作用点在点A，方向竖直向下，如图所示.
板
书
设
计
第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
一、活塞式抽水机的工作原理
二、设计并制作活塞式抽水机
1. 设计方案。
2. 材料。
3. 制作步骤。
4. 展示交流。
课
堂
小
结
第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
作
业