9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机-课件--（新教材）人教版八年级物理下册（42页PPT）

(共42张PPT)
人教版物理8年级下册培优备课课件（精做课件）9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机第九章压强授课教师：Home .班级：八年级（*）班.时间：.物理观念：知道简易活塞式抽水机的主要结构和各部分的功能，理解活塞式抽水机的工作原理；了解大气压的应用，能够解决日常生活中与大气压现象有关的问题。
科学思维：设计制作方案时，能综合考虑材料特性、结构稳定性等因素，提升思维的系统性和决策的优化能力；测试改进阶段，能根据抽水效果分析问题原因，并提出针对性改进方案，发展问题解决能力。
科学探究：在制作简易活塞式抽水机的活动中，能够发现问题并提出设想，设计简单的实践方案，完成实践活动，并以作品形式呈现活动成果，提高工程实践能力。
科学态度与责任：经历简易活塞式抽水机的制作过程，提升合作学习的能力，体会知识的应用价值，增强团队协作精神，培养勇于探索的科学精神。
课堂导入
视
频
新知探究
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。
项目提出
制作简易活塞式抽水机
本节我们就自己动手制作一台简易活塞式抽水机。
项目分析
新知探究
制作简易活塞式抽水机
要制作简易活塞式抽水机，你需要完成以下任务。
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
新知探究
制作简易活塞式抽水机
1.了解活塞式抽水机的工作原理。
吸管吸饮料
视
频
新知探究
制作简易活塞式抽水机
（1）注射器的工作原理
怎样才能不断地将水提升到高处呢
大
气
压
注射器吸水
注射器通过活塞在针筒内的移动来完成药物的吸取和注射
大
气
压
新知探究
制作简易活塞式抽水机
视
频
新知探究
制作简易活塞式抽水机
（2）活塞式抽水机
圆筒
活塞
单向阀
支点
把手
出水管
进水管
结构
活塞式抽水机
新知探究
制作简易活塞式抽水机
工作原理
③把手下压，再次提起活塞时，阀门A关闭，水从出水管流出。同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。
①把手下压，提起活塞，阀门A关闭，活塞下面封闭空间内的气压变小。低处的水在大气压的作用下推开阀门B进入圆筒。
②把手上提，压下活塞，阀门B关闭，水冲开阀门A进入活塞的上部。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
视
频
新知探究
制作简易活塞式抽水机
2.设计活塞式抽水机。
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
……
制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题：
玻璃球
阀门
新知探究
制作简易活塞式抽水机
3.制作活塞式抽水机。
材料：装洗涤液的空瓶子1个，筷子1根，塑料片，
玻璃球1个，橡皮膏1块，塑料管1根，熔胶等。
（1）如图1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。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
（2）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（图2）。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。
图1 圆筒和活塞
图2 出水管
（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（图3）。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
图3 带阀门的活塞
（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。
玻璃球
阀门
图4 结构效果图
图4是抽水机结构效果图。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
3.制作活塞式抽水机。
视
频
新知探究
制作简易活塞式抽水机
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机的功能的 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
新知探究
制作简易活塞式抽水机
1.活塞式抽水机提升水的最大高度
活塞式抽水机是利用大气压把水抽上来的，所以抽水机提升水的高度有上限，根据p=ρgh可知，提升水的最大高度
活塞式抽水机由于密封程度不好等原因，提水的高度达不到10.3m。
h = =
p
ρg
1.01×105Pa
1×103 kg/m3×9.8N/kg
=10.3m
新知探究
制作简易活塞式抽水机
2.自制活塞式抽水机的优化方案
（1）材料选择：
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。同时制作圆筒的材料如果是透明的效果更好，以便演示时可观察到其内部情况。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
2.自制活塞式抽水机的优化方案
（2）结构改进：
①增强密封性：活塞与圆筒之间的密封好坏是抽水机制作成功与否的关键。可以采用高质量的密封圈来减少漏水，提高抽水效率。同时确保所有连接部位尽量紧密，以减少空气进入。
②活塞设计：应考虑到其上下运动的顺畅性，优化形状和表面处理，使其更光滑，减少摩擦力。
③进水管和出水管的设计应便于连接和使用，同时保证水流的畅通无阻。
新知探究
制作简易活塞式抽水机
2.自制活塞式抽水机的优化方案
（3）操作方法：
在使用抽水机时，应确保进水管口浸在水中的深度足够，以保证吸水效果。活塞的上下运动应保持稳定和匀速，避免过快或过慢，以维持稳定的抽水效率。
例、按压泵常用于瓶装的洗手液、洗发水等，既方便取用，又节约用量。图甲是一瓶已启用的洗手液，按压泵中已充满洗手液。图乙是按压泵的结构示意图，其中手柄与活塞连成一个整体，小球A（阀门A处）、小球B（阀门B处）密度比洗手液略大，小球的上下活动引起阀门的
开合。
取液时，按压手柄，少量洗手
液从出液口溢出；松手后，手柄弹
回原位，洗手液又充满储液室。请
用所学知识解释上述工作过程。
典型例题
解析：取液前，小球A、B沉在阀门口，
阀门A、B关闭。取液时按压手柄，力
能使物体发生形变，弹簧被压缩，活
塞往下运动，挤压液体，储液室内液
体压强增大，作用在小球B上方的液体
压强增大，小球B不动，阀门B关闭。
作用在小球A下方的液体压强增大，小
球A向上运动，阀门A打开，洗手液从出液口溢出。松开手柄，弹簧恢复原状，势能转化成动能，推动活塞向上运动，储液室内形成了一个低压区，小球A下落，阀门A关闭，同时洗手液在瓶内气压作用下，冲开小球B，阀门B打开，洗手液进入储液室。
典型例题
典型例题
视
频
【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。科技小组近期开展了一个项目化学习——了解并制作简易活塞式抽水机。
【项目分析】
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】
任务一　了解活塞式抽水机的工作原理
1. 如图是活塞式抽水机的工作原理示意图。
图甲：提起活塞时，阀门A关闭，低处的水受到________的作用推开阀门B进入圆筒。
图乙：压下活塞时，阀门B被水压下而关闭、水受阻不能向下流动、于是冲开阀门A进入圆筒的上部。
图丙：再提起活塞时，阀门______(填“A”或“B”)关闭，水流从出水管流出，低处的水又推开阀门B，水就进入圆筒。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。
大气压
A
返回
任务二　活塞式抽水机的设计与制作
2. 准备一个用来装洗涤液的空瓶子，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，在瓶子的侧壁上打一个出水口并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。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，简易活塞式抽水机(结构图如图所示)
就制作完成了。
(1)有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，目的是增强活塞与筒壁间的__________。
A. 气密性　　 　 B. 摩擦力　　 　C. 压强
(2)某地大气压为9×104 Pa，理论上活塞式抽水机可提升水的最大高度是________m(g取10 N/kg)；与平原地区相比，活塞式抽水机在高原地区可提升水的最大高度________(填“变小”“变大”或“不变”)。
A
9
变小
(3)如图所示的简易活塞式抽水机，上拉筷子时，阀门________(填“打开”或“关闭”)，瓶口的水在________的作用下顶开玻璃球，进入圆筒内。
关闭
大气压
返回
【项目改进】
3. (1)小荣参照1题所示的活塞式抽水机的结构，对自制抽水机进行了如下改进。
①如图甲所示，用洗衣液瓶盖制作活塞，并在中间放一枚钢珠做成单向阀门A。②如图乙所示，用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B。
③如图丙所示，活塞向上提起时，阀门A关闭，此时阀门B下方的压强________(填“大于”或“小于”)阀门B上方的压强，阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中。
④再向下压活塞，阀门B关闭，阀门A打开，水进入活塞上方圆筒中，活塞反复上下运动，最终成功地将水抽到高处。
大于
(2)在自制活塞式抽水机的过程中，为了让抽水机更好地工作，以下做法合理的是________。
A. 选用表面粗糙的圆筒，防止水泄漏
B. 将抽水机放置在密闭真空环境中使用
C. 在圆筒与活塞接触处涂抹润滑油
D. 随意选择材料制作阀门，不考虑其密封性
C
返回
4. 在学习了压强知识后，小荣和小组
成员一起制作简易活塞式抽水机并
在不同的楼层使用，如图所示。
(1)已知每层楼高3 m左右。小荣和同学分别在如图所示的A、B、C三个位置用同一活塞式抽水机抽水，发现只有_____位置能抽出水，_____位置不能抽出水，原因可能是_________________________________________________。(标准大气压约为105 Pa)
AB
C
大气压能够支撑的最高水柱是10 m
60
返回
5. 小典开展了“自制简易抽水装置”
系列实践，结合装置图与现象，
完成以下探究：
【探究一】蜡烛抽水机
如图所示，小典用塑料软管弯成U形，一端插入左杯，另一端插入右杯水中，点燃左杯中蜡烛，用硬纸片密封左杯口。
(1)一段时间后，左杯内气体压强将________(填“增大”或“减小”)。
(2)右杯中的水流入左杯的力的来源是________________。
减小
大气压
【探究二】按压式抽水器
生活中有一种按压式抽水机，如图甲所示，它的结构如图乙所示。向下挤压气囊，阀门A关闭，阀门B打开，气囊内的空气被挤压进水桶内，使水桶内气压增大，水被压入出水管并从管口排出。已知桶的容积为18 L，
出水管下端接近桶底，桶底到出水管
管口的竖直高度为50 cm，大气压
p0＝1×105 Pa。(ρ水＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg)
(1)桶内水的高度为30 cm，此时要将桶内的水压出，桶内气压至少比外界气压大________Pa。
(2)小典同学翻阅资料后得知：桶内气压增加的百分比等于桶内空气质量增加的百分比。若要保证按压一次气囊就能将剩余的接近桶底的水压出来，则气囊的最小容积是多少？(不计水管体积，假设按压气囊时能使其内的空气全部挤进水桶中)
2 000
返回
制作简易活塞式
抽水机
项目提出
课堂小结
制作一个简易活塞式抽水机
展示交流
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。
1.用抽水机抽水实验；
2.讲解抽水过程；
3.优化设计、选材等方案。
项目分析
项目实施
1.了解活塞式抽水机的工作原理；
2.设计活塞式抽水机；
3.制作活塞式抽水机。