9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 2024-2025学年人教版八年级下册物理

教学评一体化课时备课模板 课题 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 课时 1 所在教材与单元 八年级第九单元第4节 课型 新授 学习目标 物理观念：以制作简易活塞式抽水机为契机，帮助学生深化对大气压强、力的作用等物理知识的理解，使其认识到物理知识在解决实际问题中的价值，构建理论与实践相联系的物理观念。 科学思维：在设计和制作过程中，引导学生运用分析、推理等思维方法，理解抽水机的工作原理。通过对抽水机结构进行优化改进，培养学生创新思维与逻辑思维能力。 科学探究：组织学生开展抽水机制作实践，从提出制作方案、选择材料、组装调试到评估反思，让学生在实践中提升观察、动手操作和解决问题的能力，增强团队协作与沟通交流能力。 综合实践与责任：通过跨学科实践，培养学生融合物理、技术等多学科知识的能力。引导学生关注抽水机在生活和生产中的应用，激发学生探索科技的热情，增强其服务社会的责任感。 重难点 重点：理解活塞式抽水机的工作原理，掌握抽水机的制作方法。学生需要运用所学知识，成功制作出可正常工作的抽水机，并能解释其工作过程。 难点：抽水机工作过程中涉及大气压强的变化和机械结构的协同运作，原理较为复杂，学生理解起来有一定难度。此外，在制作过程中精准选择材料、优化结构，对学生实践操作和知识运用能力要求较高，是教学的难点。 教学环节 学习活动 情景导入 教师：同学们，大家好！在前面的课程中，我们学习了大气压强的存在、测量以及应用。今天，我们将进行一项跨学科实践活动——制作简易活塞式抽水机。通过这个活动，我们将更深入地理解大气压强的原理，并锻炼我们的动手能力和创新思维。 一、引入与理论讲解 教师：首先，我们来回顾一下大气压强的知识。大气压强是大气对浸在它里面的物体的压强。我们已经知道，大气压强是非常大的，而且它向各个方向都有压强。那么，大气压强是如何在活塞式抽水机中发挥作用的呢？ 教师：（展示活塞式抽水机的工作原理图）同学们看这张图，活塞式抽水机主要由气缸、活塞、进水管和出水管组成。当活塞向上运动时，气缸内的空气被排出，形成低压区；当活塞向下运动时，外界大气压将水压入气缸内，实现抽水。这就是活塞式抽水机的基本工作原理。 教师：现在，我们来动手制作一个简易活塞式抽水机。在制作之前，请大家思考一下，我们需要哪些材料和工具？ 学生：（纷纷回答）塑料瓶、吸管、胶带、剪刀等。 教师：很好，大家已经想到了很多有用的材料和工具。接下来，我将详细讲解制作步骤。 二、制作步骤与互动环节 教师：（分发材料和工具）现在，请大家按照以下步骤开始制作简易活塞式抽水机。 步骤一：将塑料瓶的底部剪掉，保留上半部分作为气缸。 步骤二：在塑料瓶的侧壁钻一个小孔，作为进水管。用胶带将吸管的一端固定在进水管上，确保吸管与塑料瓶内部相通。 步骤三：再找一根较长的吸管作为活塞杆，并将其插入塑料瓶内。为了增加密封性，可以在吸管与塑料瓶接触的部位涂抹一些凡士林或胶带。 步骤四：在活塞杆的另一端连接一个小球或重物，作为活塞的配重。这样，当活塞杆上下运动时，就能带动塑料瓶内的空气排出和吸入。 教师：在制作过程中，请大家注意安全，不要使用过于尖锐的工具，以免划伤手指。同时，要确保各个部件连接紧密，以免漏气影响抽水效果。 （学生动手制作，教师巡回指导） 教师：（观察学生制作情况）大家做得都很认真，有些同学已经完成了制作。现在，请已经完成制作的同学来展示一下你们的成果，并分享一下制作过程中的心得体会。 学生1：（展示作品）我做得这个抽水机可以成功地把水抽上来。在制作过程中，我发现密封性非常关键。如果吸管与塑料瓶接触不紧密，就会漏气，导致抽水效果不佳。 教师：很好，你提到了密封性的重要性。确实，密封性是活塞式抽水机能否正常工作的关键之一。其他同学在制作过程中也要注意这一点。 学生2：（展示作品）我做得这个抽水机在抽水时有些费力。可能是因为我用的吸管太细了，导致空气流动不畅。下次我会尝试用更粗的吸管来制作。 教师：你的分析很有道理。吸管的粗细确实会影响空气流动的速度和效率。在选择材料时，我们要根据实际情况进行合理搭配，以达到最佳效果。 三、实验验证与原理分析 教师：现在，请大家用自制的简易活塞式抽水机来进行实验验证。首先，请向塑料瓶内倒入适量的水，并将进水管插入水中。然后，上下拉动活塞杆，观察是否能够成功抽水。 （学生动手实验，教师观察指导） 教师：大家做得都很好！通过实验验证，我们发现自制的简易活塞式抽水机确实能够成功抽水。那么，这是为什么呢？请大家结合大气压强的原理来分析一下。 学生：（思考后回答）当活塞向上运动时，塑料瓶内的空气被排出，形成低压区；此时，外界大气压大于塑料瓶内的气压，因此水会被压入塑料瓶内。当活塞向下运动时，塑料瓶内的气压增大，将水从出水管中挤出。这样反复上下拉动活塞杆，就能实现连续抽水。 教师：非常棒！你已经完全理解了活塞式抽水机的工作原理。确实，当活塞向上运动时，塑料瓶内形成低压区，外界大气压将水压入塑料瓶内；当活塞向下运动时，塑料瓶内的气压增大，将水从出水管中挤出。这就是大气压强在活塞式抽水机中的应用。 四、拓展应用与创新思考 教师：通过今天的实践活动，我们不仅学会了制作简易活塞式抽水机，还深入理解了大气压强的原理。那么，大家能不能想一想，活塞式抽水机还有哪些拓展应用呢？ 学生1：我觉得活塞式抽水机可以用于农田灌溉。在干旱地区，可以用活塞式抽水机从地下抽取水源进行灌溉。 教师：很好，活塞式抽水机确实在农田灌溉中有广泛应用。通过抽取地下水或河水进行灌溉，可以有效缓解干旱地区的水资源短缺问题。 学生2：我觉得活塞式抽水机还可以用于家庭自来水系统。当我们需要用水时，可以通过活塞式抽水机将水箱中的水抽上来供我们使用。 教师：你的想法很有创意！虽然现代家庭自来水系统大多采用电动水泵来抽水，但活塞式抽水机作为一种简单实用的抽水工具，在某些特定场合下仍然具有应用价值。 教师：除了以上这些应用外，大家还可以进一步思考如何改进活塞式抽水机的性能。比如，如何提高抽水效率？如何降低能耗？如何增强密封性？这些问题都值得我们去深入研究和探索。 五、习题环节与总结 教师：现在，我们来做几道习题来巩固一下今天所学的知识。 习题1：活塞式抽水机是利用______工作的。当活塞向上运动时，气缸内形成______，外界大气压将水压入气缸内；当活塞向下运动时，气缸内的气压______，将水从出水管中挤出。 学生：（思考后回答）大气压强；低压区；增大。 教师：完全正确！大家已经掌握了活塞式抽水机的工作原理。 习题2：在制作简易活塞式抽水机时，为了提高密封性，可以采取哪些措施？ 学生：（思考后回答）可以在吸管与塑料瓶接触的部位涂抹凡士林或胶带；确保吸管插入塑料瓶内的深度适中；选择质地较软的塑料瓶等。 教师：很好！大家已经想到了很多有效的措施来提高密封性。密封性是活塞式抽水机能否正常工作的关键之一，因此我们在制作过程中要特别注意这一点。 习题3：请列举出活塞式抽水机的两种拓展应用，并简要说明其工作原理。 学生：（思考后回答）拓展应用一：农田灌溉。工作原理：通过活塞式抽水机从地下或河水中抽取水源进行灌溉。拓展应用二：家庭自来水系统备用方案。工作原理：当电动水泵故障时，可以通过活塞式抽水机将水箱中的水抽上来供家庭使用。 教师：大家的回答都很棒！通过今天的实践活动和习题练习，我们不仅学会了制作简易活塞式抽水机，还深入理解了大气压强的原理及其在实际生活中的应用。希望大家能够继续保持这种积极探索和创新的精神，不断发现和解决问题。 教师：好了，今天的课就上到这里。如果大家还有什么问题或想法，可以随时与我交流。下课！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$