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第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
第九章 压强
【学习目标】
1．物理观念：通过制作简易活塞式抽水机，让学生深入理解大气压强的概念和作用。
2．科学思维：在制作过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。
3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。
4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。
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同学们见过这种可以把水从低处抽到高处的抽水机吗？这种抽水机是上世纪七十年代、八十年代常用的工具。
这种压水井的学名是活塞式抽水机，压水井是中国宋代的老百姓发明的。 这一发明在俄罗斯等国家仍然被广泛使用， 并且被认为是天才的发明。
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探究新知
二、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和工作原理。
2.设计一台简易活塞抽水机。
3.选择材料，完成制作。
探究新知
三、项目实施
1.活塞式抽水机的结构和原理
（1）结构
探究新知
提起活塞时，阀门A受大气压作用而关闭，活塞下面空气稀薄，小于外界大气压；低处的水受到大气压作用推开阀门B进入圆筒。向下压活塞时，阀门B受到水压作用而关闭，水不能向下流动，冲开阀门A进入圆筒上部，活塞不停运动，水从管口不断流出。
（2）原理
探究新知
活塞式抽水机原理
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2.设计活塞式抽水机
小组讨论以下问题（要求充分利用生活中常见的材料或物品）：
①如何选择一个密闭性的圆筒？
②怎样制作活塞？活塞和连接活塞的长杆怎样固定？
③从哪儿进水？从哪儿出水？
④如何制作两个阀门？
洗涤瓶口处放一玻璃球作为进水阀门；活塞上打一小孔，将塑料片一边黏在活塞上，使塑料片能盖住小孔。
将瓶底略剪下一小部分作为活塞，瓶底的外径与瓶子的内径吻合。在瓶底中央打一小孔，将筷子插入小孔，在筷子与活塞接触的上下两面缠绕铁丝固定。
从瓶口处进水，在瓶身处打一小孔，将塑料管插入小孔，作为出水管。
将装洗涤液的空瓶剪下瓶子底部，瓶子上部作为抽水机的圆筒。
探究新知
3.制作
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，剪刀，小刀。
探究新知
1.剪下瓶子的瓶底，瓶子上半部分作为抽水机的圆筒。瓶底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.在瓶子的侧壁上打一出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉盖上的小帽，把瓶口作为进水口。
3.在活塞上打两个小孔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。把玻璃球放在瓶子里作为一个阀门。
4.装入活塞，瓶口朝下浸在水中，上下拉动活塞，水会抽上来。
步骤：
制作活塞式抽水机
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探究新知
四、展示交流
各小组展示制作好的活塞式抽水机，并进行调试。
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更加流畅，出水顺利。
2.展示的同时说明各部分的作用，说明选择材料时的想法。
3.从理论上分析活塞式抽水机能提升水的最大高度是多少？你制作的抽水机抽水高度能不能达到理论数据，并分析原因。
4.提出优化方案，设计一个更好的抽水机。中小学教育资源及组卷应用平台
第4节《跨学科实践：制作简易活塞式抽水机》导学案
【学习目标】
1．物理观念：通过制作简易活塞式抽水机，让学生深入理解大气压强的概念和作用。
2．科学思维：在制作过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。
3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。
4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。
【学习重点】
活塞式抽水机的原理和工作过程，制作活塞式抽水机.
【学习难点】
能够制作简易的活塞式抽水机模型.
【探究新知】
一、项目提出
压水井的学名是活塞式抽水机，压水井是中国宋代的老百姓发明的. 这一发明在俄罗斯等国家仍然被广泛使用， 并且被认为是天才的发明. 今天我们沿着历史的足迹来制作简易活塞式抽水机.
二、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和工作原理.
2.设计一台简易活塞式抽水机.
3.选择材料，完成制作.
三、项目实施
1.活塞式抽水机的结构和原理
提起活塞时，阀门A受大气压作用而______，活塞下面空气稀薄，______外界大气压；低处的水受到大气压作用推开进入圆筒.向下压活塞时，阀门B受到水压作用而______，水不能向下流动，冲开______进入圆筒上部，活塞不停运动，水从管口不断流出.
2.设计活塞式抽水机
小组讨论以下问题（要求充分利用生活中常见的材料或物品）：
①如何选择一个密闭性的圆筒？
.
②怎样制作活塞？活塞和连接活塞的长杆怎样固定？
.
③从哪儿进水？从哪儿出水？
.
④如何制作两个阀门？
.
3.制作
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，剪刀，小刀.
制作步骤
①剪下瓶子的瓶底，瓶子上半部分作为抽水机的圆筒.瓶底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在瓶子的侧壁上打一出水口，插上一段塑料管作为出水管.拔掉盖上的小帽，把瓶口作为进水口.
③在活塞上打两个小孔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.把玻璃球放在瓶子里作为一个阀门.
④装入活塞，瓶口朝下浸在水中，上下拉动活塞，水会抽上来.
四、展示交流
各小组展示制作好的活塞式抽水机，并进行调试.
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更加流畅，出水顺利.
2.展示的同时说明各部分的作用，说明选择材料时的想法.
3.从理论上分析活塞式抽水机能提升水的最大高度是多少？你制作的抽水机抽水高度能不能达到理论数据，并分析原因.
4.提出优化方案，设计一个更好的抽水机.
参考答案
三、项目实施
1.关闭 小于 阀门B 关闭 阀门A
2.①将装洗涤液的空瓶剪下瓶子底部，瓶子上部作为抽水机的圆筒.
②将瓶底略剪下一小部分作为活塞，瓶底的外径与瓶子的内径吻合.在瓶底中央打一小孔，将筷子插入小孔，在筷子与活塞接触的上下两面缠绕铁丝固定.
③从瓶口处进水，在瓶身处打一小孔，将塑料管插入小孔，作为出水管.
④洗涤瓶口处放一玻璃球作为进水阀门；活塞上打一小孔，将塑料片一边黏在活塞上，使塑料片能盖住小孔.
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第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽
水机
【实践应用】
1.(2024江汉模拟)如图是活塞式抽水机的示意图。活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动,A、B处有只能向上开启的阀门(图中未画出)。用力抬C处,活塞被压下,活塞下面的水进入圆筒的上部。下列说法正确的是( )
A.此时A、B处阀门都关闭
B.此时A处阀门关闭,B处阀门打开
C.此时A处阀门打开,B处阀门关闭
D.此时A、B处阀门都打开
C
2.如图所示是活塞式抽水机的工作原理图。有关活塞式抽水机,下列说法错误的是( )
A.活塞式抽水机是利用大气压来抽水的
B.活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12 m
C.使用一段时间后,抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密,要更换新活塞
D.提起活塞时,阀门A关闭,阀门B打开
B
3.暑假小杰回老家,发现奶奶家院子里有一口压井,通过查资料他明白了这口压井是靠活塞式抽水机来提水的,其某个工作环节如图所示,此时活塞向上移动, 阀门关闭,此时阀门B下方的压强 (选填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强,水在 的作用下冲开 阀门,流入圆筒。你身边还有应用相同原理的实例吗 请任意举出两个: 、 。
A
大于
大气压
B
吸盘挂衣钩
吸管吸饮料
4.小红注意到家中洗手液的瓶盖是按压式的。她打开洗手液瓶盖,看到其中有个按压式吸液结构如图甲所示。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到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动,不断把液体“吸”上来,“压”出瓶外。
(1)按压式瓶盖的工作原理和 原理相同。(选填选项前的字母)
A.船闸 B.活塞式抽水机
C.测量液体内部压强的U形管微小压强计
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了 。
(3)向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为洗手液瓶中气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)储液筒中气压。
B
大气压
大于
5.(2024孟津期末)抽水机也叫水泵,如图是活塞式抽水机工作原理的示意图。
(1)抽水机是利用 来工作的。
答案:(1)大气压
(2)请计算在标准大气压下,活塞式抽水机最多可把水抽的高度约为多少米
(3)活塞式抽水机在工作前,需向圆筒内灌入几杯水,简述一下这样做的目的。
答案:(2)10.3 m (3)排出空气,增加密闭性。
