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

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）跨学科实践：制作简易活塞式抽水机教案设计，共9页。教案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，教学器材，新课导入，板书课题，项目提出，播放视频等内容，欢迎下载使用。
【课题】第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
【学习目标】
1.理解活塞式抽水机的工作原理，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，掌握制作活塞式抽水机的制作方法，提高实践操作、解决问题的能力。
【学习重点】
1.理解活塞式抽水机的工作原理。
2.能准确描述抽水机工作时活塞上下移动与阀门开闭状态之间的对应关系，并解释其对抽水效果的影响。。
【学习难点】
1.理解活塞式抽水机中进水阀门和出水阀门的协同工作机制。
2.在实际制作过程中，如何保证活塞与圆筒内壁之间的密封性，以及如何通过调试优化抽水机的抽水效率。
【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、熔胶等（制作简易活塞式抽水机演示用）。
【新课导入】
问题： 液体内部朝各个方向都有压强，这是由于液体能够流动。大气也能流动，大气对我们周围的物体也有压强吗?
【板书课题】第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
【项目提出】
在生产和生活中，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
【播放视频】用活塞式抽水机抽水
【项目分析】
要制作简易活塞式抽水机，需要完成以下任务。
1.了解活塞式抽水机的结构及工作原理。
2.设计一台简易活塞式抽水机。
3.选择材料，完成制作。
【项目实施】
1.了解活塞式抽水机的工作原理
【播放视频】（1）大气压把饮料压入口中
（2）注射器的工作原理
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。
活塞上提，筒内是真空，大气压就把水压上来．
怎样才能不断地将水提升到高处呢?
【播放视频】用注射器将水提升到高处
活塞式抽水机的工作原理
图是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中，活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动。A、B为只能向上开启的单向阀门。当活塞向下移动时,阀门B关闭、阀门A打开;当活塞向上移动时,阀门A关闭,阀门B打开。
① ② ③
①把手下压，活塞提起，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水在大气压作用下推开阀门B进入圆筒。
②把手上提压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部。
③把手下压活塞再次提起时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。同时低处的水又在大气压作用下推开阀门B进入圆筒。活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。
【播放视频】活塞式抽水机的工作原理
活塞式抽水机能提升水的最大高度有多高?
活塞式抽水机是利用大气压强将水从低处抽到高处的，最大抽水高度是由大气压强决定的。
大气压强等于大气压所能支持的水柱产生的压强。
由p=ρgh得，大气压强能够支持的水柱的最大高度为
从理论上讲，活塞式抽水机最大抽水高度大约是10.336m.
【课堂练习】
【例题1】下列事例中没有利用大气压强的是【 】
A. 用活塞式抽水机将水抽到高处
B. 护士用注射器给病人注射药液
C. 用吸管吸饮料盒中的牛奶
D. 吸盘可以吸在光滑的墙上
【答案】B
【解析】护士用注射器给病人注射时，护士用力推动活塞，使针筒内药液的压强增大，从而将药液推入病人肌肉中，该过程不是利用大气压将药液注射入病人体内的。活塞式抽水机抽水、用吸管喝牛奶、吸盘吸在光滑的墙上，都利用了大气压强。
【例题2】如图所示的活塞式抽水机是利用__________来工作的。当圆筒下部（即阀门 B 以上）充满水，活塞向下移动时，阀门 A___________（选填 “打开”或“关闭”），阀门 B________（选填 “打开”或“关闭”）。
【答案】大气压 打开 关闭
【解析】当圆筒下部（即阀门 B 以上）充满水，活塞向下移动时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部。
2.设计活塞式抽水机
制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题：
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?
该怎样制作两个阀门?
……
选择合适的材料，完成制作。
【 制作过程】
制作用材料：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、熔胶等。
（1）如图所示，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） （3） （4）
（2）在瓶子的侧壁上打一个小孔作为出水口，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）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。
（4）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。
【播放视频】制作活塞式抽水机
【展示交流】
1.用制作好的抽水机抽水。
将抽水机的进水管插入盛水的大杯子中。观察水被不断抽出的过程，注意观察活塞上下运动时，单向阀门的开启和关闭情况。
2.讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法。
使用轻质、强度高的材料制作圆筒,能减轻整体重量,便于操作。制作圆筒的材料是透明的效果更好,以便观察其内部情况。
制作的简易活塞式抽水机提升水的最大高度是多少?
活塞式抽水机是利用大气压把水压上来的，由p=ρgh 可推知，在标准大气压下提升水的最大高度约为10m.使用时，因为抽水机内部不可能为真空，所以提升水的最大高度小于10m.
3.能从设计、选材上提出优化方案，制作一个更好的抽水机吗？
可以用注射器制作活塞式抽水机.
【播放视频】用注射器制作活塞式抽水机
【课堂练习】
【例题3】（2025年云南昭通期中考试题）
阅读材料，回答问题
在日常生活中，装有洗手液或洗发液的瓶子，其瓶盖都是按压式的，如图甲所示。按压式瓶盖的工作原理是什么呢？液体是怎么“吸”上来的？
洗手液瓶中有个按压式吸液结构，它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成，如图乙所示，其中进液阀门和出液阀门是塑料小球，进液阀门位于弹簧下端，出液阀门位于活塞上端。
使用的时候，通过手向下按压，活塞向下移动，弹簧被压缩使得进液阀门关闭，出液阀门打开，储液筒里的液体从出液管流出瓶外；当手松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，出液阀门关闭，进液阀门打开，液体从导液管通过进液阀门进入储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体“吸”出瓶外。
（1）按压式瓶盖的工作原理和【 】原理相同。
A．活塞式抽水机B．飞机机翼C．液体压强计
（2）向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入储液筒，是因为瓶中气压_________ （选填“大于”、“小于”或“等于”）储液筒中气压。
（3）如果在使用按压式洗手液瓶时，故意将瓶盖与瓶口之间留一条缝隙（即不密封），反复按压活塞 ______（选填“能”或“不能”）挤出洗手液，请说明理由：_______________________。
【答案】（1）A （2）大于 （3）能 瓶内气压始终与外界大气压相同
【解析】（1）按压式瓶盖的工作原理和活塞式抽水机的原理相同。
（2）向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入储液筒，是因为瓶中气压大于储液筒中气压。
（3）使用按压式洗手液瓶时，若瓶盖与瓶口之间留一条缝隙（即不密封），反复按压活塞能挤出洗手液，原因是瓶内气压始终等于外界大气压 。
【课后作业】练习与应用：同步分层练习题