第九章

壓強第四節

跨學科實踐：制作簡易活塞式抽水機素養目標1新課講解3課程導入2經典例題4總結歸納5課堂練習6目錄物理觀念1.掌握活塞式抽水機的工作原理，明確大氣壓強和液體壓強在抽水過程中的作用機制?2.了解活塞式抽水機的結構（如閥門A、B的作用、活塞運動方向與水流方向的關系），并能用物理原理解釋其工作流程?科學思維構建抽水機工作過程的動態模型，解釋閥門開閉與活塞運動的聯動關系?素養目標科學探究通過調試（如閥門密閉性優化、活塞運動阻力調節）解決抽水機運行中的實際問題（如漏水、抽水效率低）??科學態度與責任認識抽水機在農業灌溉、生活用水中的作用，體會物理知識對解決實際問題的價值?；?關注抽水機使用中的能源消耗與環保問題（如材料可回收性），初步形成綠色科技的發展觀??素養目標課程導入

在生產生活中，人們常將水從低處抽到高處，方法和工具有很多種。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。一、活塞式抽水機的工作原理生活中常見的活塞式抽水機想一想：它的工作原理是什么？溫故知新為什么吸管能把飲料吸上來？大氣壓大氣壓注射器吸水注射器通過活塞在針筒內的移動來完成藥物的吸取和注射大氣壓

怎樣才能不斷地將水提升到高處呢?試著討論一下：注射器的工作原理圓筒活塞單向閥支點把手出水管進水管結構活塞式抽水機①把手下壓，提起活塞，閥門A關閉，活塞下面封閉空間內的氣壓變小。低處的水在大氣壓的作用下推開閥門B進入圓筒。②把手上提，壓下活塞，閥門B關閉，水沖開閥門A進入活塞的上部。③把手下壓，再次提起活塞時，閥門A關閉，水從出水管流出。同時，低處的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進入圓筒。二、設計并制作活塞式抽水機設計活塞式抽水機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?……

制作活塞式抽水機，需要考慮幾個關鍵問題：玻璃球閥門材料：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。1.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，如圖1。2.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，如圖2。拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進水口。圖1圖2制作過程3.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，作為一個閥門如圖3。4.把玻璃球放到瓶子里作為另一個閥門。裝上活塞，抽水機就組裝好了，如圖4。圖4圖3AB制作過程1.展示各小組制作的簡易活塞式抽水機，分享各自的體驗和收獲。2.開展小組討論，從材料是否易得、組裝的方便性、使用時的效果、耐用性等方面對簡易活塞式抽水機進行評價，嘗試對裝置進行改進。3.學生相互交流，總結經驗并進行反思。展示交流制作簡易活塞式抽水機項目提出制作一個簡易活塞式抽水機展示交流1.了解活塞式抽水機的結構及工作原理；2.設計一臺簡易活塞式抽水機；3.選擇材料，完成制作。1.用抽水機抽水實驗；2.講解抽水過程；3.優化設計、選材等方案。項目分析項目實施1.了解活塞式抽水機的工作原理；2.設計活塞式抽水機；3.制作活塞式抽水機。課堂練習1.用離心式水泵抽取地下的水，當時大氣壓為76厘米水銀柱，這離心水泵能抽出的水距水泵的高度為（

）A．76厘米B．13.6米C．10.3米D．103米C1.答案：C解析：當時的大氣壓為76厘米水銀柱，為

．即：

，

，2.用如圖所示的裝置抽水，當活塞上升到s管口后繼續上升，會發生的現象是()A.水從s管口流出B.管內水隨活塞繼續上升C.管內水面開始下降D.水不能從s管口流出，水保持在管口附近不動，既不上升也不下降C2.答案：C解析：本題易錯選A.當活塞上升到S管口后再繼續上升，活塞下水面將直接與大氣連通，水在自身重力的作用下下降.3.如圖是活塞式抽水機工作的示意圖，下列說法錯誤的是()A.活塞式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10mB3.答案：B解析：活塞式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，所以該抽水機是利用大氣壓工作的，故A正確;在題圖甲中，當用力在Q處向下壓手柄PQ時，手柄上的P點對活塞有一個向上的力，

由于物體間力的作用是相互的，活塞對P點的作用力是向下的，故B錯誤;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;該抽水機是利用大氣壓來工作的，一個標準大氣壓能支持10m高的水柱，故該抽水機提升水的最大高度約為10m，故D正確.4.以下有關離心式水泵的揚程及工作原理的說法中，不正確的是（

）A．離心式水泵靠大氣壓提水，因此其揚程不可能高于10.4米B．離心式水泵的實際揚程可以高達20米以上C．離心式水泵的吸水揚程不可能高于10.4米D．離心式水泵的提水過程不僅僅靠大氣壓的作用A4.答案：A解析：離心式水泵的揚程分為吸水揚程和實際揚程．吸水揚程是指將水從低處吸至泵殼處的揚程，這取決于大氣壓的大小，實際揚程還包括葉輪將水向高處甩出的高度，因此，實際揚程大于吸水揚程．離心式水泵是利用大氣壓強來進行工作的，是大氣壓的力量將水從低處壓到了泵殼處，因此，離心式水泵吸水揚程的最大高度可通過大氣壓進行計算．根據壓強公式

p=ρgh得，

因此，離心式水泵的吸水揚程不可能高于10.4米．在吸水揚程的基礎上，再加上葉輪對水的作用，其實際揚程會更大．綜上所述，BCD說法均正確，不合題意，只有選項A符合題意．5.抽水機也叫水泵，如圖是活塞式抽水機工作原理的示意圖。其中，活塞跟筒壁緊密接觸但是可以上下滑動，A、B是只能向上開啟的閥門，這樣，活塞不停地上下移動，水就從管口連續不斷地流出，下列說法正確的是()A.閥門A向上打開是利用大氣壓B.閥門B與外部液面高度差不能超過約10mC.出水管口與外部液面的高度不能超過約10mD.閥門B向下關閉是利用大氣壓B5.答案：B解析：AD.由圖可知，活塞式抽水機在使用時，提起活塞時，閥門A受到上方大氣壓的作用而關閉，活塞下面的空氣變稀薄，氣壓小于外界大氣壓，于是低處的水在大氣壓的作用下推開閥門B進入