9.4跨學科實踐：制作簡易活塞式抽水機（教學設計）年級八年級授課時間課題9.4跨學科實踐：制作簡易活塞式抽水機教學目標1.能理解活塞抽水機的工作原理，掌握簡易活塞抽水機的制作方法，并了解大氣壓強在其中的應用。2.通過動手制作、測試與調整的過程，培養學生的實踐操作能力、問題解決能力和團隊合作精神。3.激發學生對科學探索的興趣，培養其創新思維和環保意識，通過跨學科融合體驗知識的綜合運用。教材分析本節分“活塞式抽水機的工作原理”和“制作活塞式抽水機”兩部分內容。活塞式抽水機的工作原理、制作活塞式抽水機是本節教學的重點，也是難點。本節內容實際上是大氣壓強的一個典型應用。在教學過程中，教師應根據這一思想突出活塞抽水機的工作原理。針對學生在制作過程中可能遇到的問題，耐心指導，培養學生的動手實踐能力。學情分析八年級學生在物理學科的學習上已經具備了一定的基礎，對力的作用、壓力、大氣壓等概念有了初步的認識。為學生對活塞式抽水機的工作理及其制作奠定了基礎。在教學過程中，應關注以下幾點：1.針對學生好奇心強的特點，充分激發學生的學習興趣，引導學生主動探究活塞式抽水機的工作原理。2.在教學過程中，教師應以學生為中心，充分調動學生的主觀能動性，使學生在輕松愉快的氛圍中學習物理知識，提高學生的科學素養。教學重點活塞式抽水機的工作原理；制作活塞式抽水機。教學難點活塞式抽水機的工作原理；制作活塞式抽水機。教學器材一個用來裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。多媒體ppt，包含視頻：《活塞式抽水機原理》、《自制活塞式抽水機》等。教學過程教師活動學生活動導入新課在生產生活中，人們常用抽水機將水從低處抽到高處。其中有一種活塞式抽水機，利用人力反復提壓手柄就可以抽水。本節我們就自己動手制作一臺簡易活塞式抽水機。思考問題，進入情境。學習新課一、活塞式抽水機原理1.提出問題

取一個注射器，把針頭插到裝有水的盆中，向上拉動活塞，就能看到水從低處升到高處。如果向下壓活塞，水就會被壓回盆中。怎樣才能不斷地將水提升到高處呢?2.活塞式抽水機的構成活塞式抽水機由圓筒、活塞、出水管、兩個單向閥門A、B等組成。3.活塞式抽水機的工作原理【師生共同分析】①提起活塞，閥門A受到大氣壓的作用關閉。活塞下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓。低處的水受到大氣壓的作用，推開閥門B進入圓筒。②當壓下活塞時，閥門B被水壓下關閉，水被阻不能向下流動，于是沖開閥門A進入圓筒的上部。③再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門A關閉，水從側管流出。同時井的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進入圓筒。【播放視頻】——《抽水機的工作原理》【例題1】如圖是活塞式抽水機工作的示意圖，下列說法錯誤的是（）A．抽水機是利用大氣壓來工作的B．在圖甲中，閥門A與B都是單向閥門C．在圖乙中，在Q點向上抬手柄PQ時，閥門B由于受液體壓力而關閉，水被阻不能向下流動D．這樣的抽水機提升水的高度可以無限高【答案】D.【解析】A．抽水機是先將筒內的空氣排出，使其內部壓強較小，水在外界大氣壓的作用下被壓到高處，是利用大氣壓工作的，A正確，不符題意；B．在圖中，抽水機的閥門A與B都是單向閥門，B正確，不符題意；C．在圖乙中，在Q點向上抬手柄PQ時，閥門B由于受液體壓力而關閉，形成一個閉合的空間，所以水被阻不能向下流動，C正確，不符題意；D．抽水機是利用大氣壓來工作的，大氣壓強取1標準氣壓，則支持的水柱高為h即1標準氣壓能支持10m高左右的水柱，所以抽水機提升水的最大高度約為10m，故D錯誤，符合題意。所以選D.思考問題，進入主題。做例題1，會根據活塞式抽水機的工作原理分析工作過程。學習新課二、設計并制作活塞式抽水機1.設計活塞式抽水機【提出問題】制作活塞式抽水機，需要考慮幾個關鍵問題。例如，如何選一個密封性好的圓筒?怎樣制作活塞?從哪兒進水，從哪兒出水，又該怎樣制作兩個閥門?....請發揮你的聰明才智，充分利用身邊的材料，與同學們一起認真思考討論，制訂設計方案。2.制作活塞式抽水機的材料一個用來裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。3.制作活塞式抽水機的步驟（1）如圖甲所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機的圓筒。把瓶底再略剪一小部分作為活塞，使瓶底的外徑與瓶子的內徑相吻合。（2）如圖乙所示，在瓶子的側壁上打一個出水口，插上一段塑料管作為出水管。拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進水口。（3）如圖丙所示，在活塞上打兩個孔A、B，中間的孔A用來固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一邊黏在活塞上，使塑料片能蓋住孔B，作為一個閥門。把玻璃球放到瓶子里作為另一個閥門。甲圓筒和活塞乙出水管丙帶閥門的活塞（4）如圖所示，裝上活塞，抽水機就組裝好了。將瓶口朝下浸入水中，上下拉動活塞，抽水機就會把水抽上來。5.展示交流（1）用制作好的抽水機抽水。比一比哪個小組制作的抽水機運轉得更流暢。（2）講解抽水機各部件的作用，并說明選擇材料時的想法。說一說，它們是怎樣實現抽水功能的?這樣的抽水機提升水的最大高度是多少?（3）你能從設計、選材上提出優化方案，制作一個更好的抽水機嗎?【播放視頻】——《自制活塞式抽水機》6.拓展——離心抽水機【師生分析】如圖所示，抽水機在啟動前，先往泵殼內灌滿水，排出泵殼內的空氣，當啟動后，葉輪在電動機的帶動下高速旋轉，泵殼里的水也隨葉輪高速旋轉，同時被甩入出水管中，這時葉輪附近的壓強減小，大氣壓迫使低處的水推開底閥，沿進水管進入泵殼，進入泵殼的水又被葉輪甩入出水管，這樣一直循環下去，就不斷把水送到了高處。以小組為單位制訂設計方案。根據實驗方案進行制作。把自制的模型進行測試與調整，進行優化提高。把自制的模型進行展示交流，講解抽水機各部件的作用。觀看視頻，了解制作過程。了解離心抽水機的原理。課堂練習課堂練習1．活塞式抽水機的工作原理如圖所示，當活塞被從圓筒底部提起時，閥門A____，地下水在_______的作用下推開閥門______，進入圓筒中。【答案】關閉，大氣壓，B。【詳解】由圖可知，當提起活塞時，閥門A關閉，活塞內的氣體體積增大，氣壓降低，低于外界的大氣壓，因此管外的水在大氣壓的作用下推開閥門B，進入圓筒中。2.如圖使用活塞式抽水機時，若提起活塞，閥門A關閉，活塞下面的空氣稀薄，低處的水受到_______的作用推開閥門B進入圓筒。當壓下活塞時，閥門B被水壓下而關閉，水被阻不能向下流動，沖開閥門_____進入圓筒的上部。再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門______關閉，水從側管流出。【答案】大氣壓，A，A。【詳解】使用活塞式抽水機，若提起活塞，閥門A關閉，活塞下面的空氣少，低處的水受到大氣壓的作用推開閥門進入圓筒。壓下活塞時，閥門B被水壓下而關閉，水被阻不能向下流動，沖開閥門A，進入圓筒的上部。再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門A關閉，水從側管流出。3．如圖是活塞式抽水機工作示意圖，下列說法錯誤的是（）A．抽水機是利用大氣壓來工作的B．在圖甲中，當用力在Q處向下壓手柄PQ時，手柄上的P點受到的作用力豎直向上C．在圖乙中，在Q點向上抬手柄PQ時，閥門B由于受液體壓力而關閉，水被阻不能向下流動D．這樣的抽水機提升水的最大高度約為10m【答案】B。【詳解】A．抽水機是先將筒內的空氣排出，使其內部壓強較小，水在外界大氣壓的作用下被壓到高處，所以抽水機是利用大氣壓工作的，故A正確，不符題意；B．圖甲中，當用力在Q處向下壓手柄PQ時，手柄上P點對活塞一個向上的力，由于物體間力的作用是相互的，活塞對P的作用力是向下的，故B錯誤，符合題意；C．在圖乙中，在Q點向上抬手柄PQ時，閥門B由于受液體壓力而關閉，形成一個閉合的空間，所以水被阻不能向下流動，故C正確，不符合題意；D．抽水機是利用大氣壓來工作的，已知大氣壓強為p0=1.0×105Pa，由p=ρgh可得h則1標準氣壓能支持10m高的水柱，故抽水機提升水的最大高度約為10m，故D正確，不符合題意。故選B。4.如圖所示是活塞式抽水機工作的示意圖。其中手柄AOB是杠桿，O為支點。當活塞向上運動，將地下水汲上來時，請畫出手柄所受動力F1的力臂及阻力