第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（举一反三讲义）物理人教版八年级下册

本讲义聚焦“制作简易活塞式抽水机”跨学科实践，核心知识点涵盖活塞式抽水机的工作原理（大气压应用、力与运动关系）、结构组成，通过材料工具准备、分步骤制作（泵体、阀门、活塞）、实验探究（测试抽水效率、分析影响因素）及故障排查，构建“原理-制作-探究”的完整学习支架。 资料以跨学科实践为特色，融合物理观念（大气压等核心原理）、科学思维（原理先行法、材料替代法）和科学探究（变量控制实验、故障排查）。含思维导图梳理知识，典例与变式训练结合，课中辅助教师指导实践操作，课后帮助学生巩固原理应用与问题解决能力，提升动手与科学素养。

第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：活塞式抽水机的工作原理 2 知识点2：制作材料与工具准备 4 知识点3：制作步骤与工艺要点 6 知识点4：实验探究与故障排查 9 【方法技巧】 12 方法技巧 1 简易装置的设计与制作方法 12 方法技巧 2实践问题的排查与解决思路 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 学习目标 具体要求 核心概念 1. 理解活塞式抽水机的核心力学原理（大气压的应用、力与运动的关系）； 2. 掌握简易抽水机的结构组成及各部件的功能； 3. 了解跨学科实践的意义，融合物理、工程、手工制作等多领域知识。 能力素养 1. 能根据原理选择合适的制作材料和工具，独立或合作完成简易抽水机的制作； 2. 能通过实验探究抽水机的抽水效果，分析影响抽水效率的因素； 3. 能排查制作和使用过程中的常见故障，培养动手实践和问题解决能力。 【重点难点】 重点： 1. 活塞式抽水机利用大气压抽水的工作原理； 2. 简易抽水机的制作步骤与关键工艺； 3. 抽水效果的实验探究与数据分析。 难点： 1. 理解大气压在抽水过程中的作用机制； 2. 保证装置的密封性，避免漏气漏水影响抽水效果； 3. 跨学科知识的综合运用（力学原理指导工程制作）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：活塞式抽水机的工作原理 1.核心物理原理：利用大气压将水从低处 “压” 到高处，结合活塞的往复运动实现连续抽水。​ 大气压的存在：地球周围的大气层对浸在其中的物体产生压强（标准大气压约 1.01×10⁵Pa），这是 抽水机工作的根本动力。​ 力与运动的关系：通过手压或拉动活塞，改变抽水机内部的气体体积，进而改变内部压强（体积增大 时压强减小，体积减小时压强增大），利用内外压强差实现进水和出水。 2.关键结构及功能： 部件名称 核心功能 原理关联 泵体（圆筒） 容纳水和活塞，形成密封空间 提供大气压作用的封闭环境 活塞 往复运动改变内部压强 力改变物体运动状态，体积与压强的关系 进水阀（单向） 只允许水从低处进入泵体，防止回流 利用水的重力和压强差控制开关 出水阀（单向） 只允许水从泵体流出到高处，防止回流 同上，保证水流方向一致 进水管 连接泵体与水源，引导水进入 传递水流，减少阻力 出水管 引导泵体内的水排出到目标位置 同上 3.工作过程（两步循环）：​ 吸水过程：向上拉动活塞→泵体内气体体积变大→内部压强小于外界大气压→外界大气压将低处的水 通过进水管压入泵体→进水阀打开，出水阀关闭→水充满泵体下部。​ 出水过程：向下按压活塞→泵体内气体体积变小→内部压强大于外界大气压→泵体内的水被挤压→进 水阀关闭，出水阀打开→水通过出水管被压出到高处。​ 重复活塞的上下往复运动，即可实现连续抽水。 【典例 1】（24-25・江苏苏州・期末）关于活塞式抽水机的工作原理，下列说法正确的是（　　）​ A．抽水机是利用液压机的原理工作的​ B．抽水机的活塞运动是为了改变内部压强​ C．抽水机只能将水抽到 10m 以下，因为大气压的极限抽水高度是 10m​ D．进水阀和出水阀可以互换使用，不影响抽水效果​ 【答案】B​ 【详解】A．抽水机的核心原理是大气压的应用，而非液压机原理（液压机利用帕斯卡定律），故 A 错误；B．活塞的上下运动改变泵体内气体体积，进而改变内部压强，形成压强差实现抽水，故 B 正 确；C．标准大气压下极限抽水高度约 10.3m，实际中受装置密封性、水温等影响，抽水高度会更低， 但 “只能抽到 10m 以下” 的说法过于绝对，故 C 错误；D．进水阀和出水阀是单向阀，方向固定， 互换后会导致水无法正常进入或排出，无法抽水，故 D 错误。故选 B。 【典例 2】简易活塞式抽水机抽水时，水能够被 “吸” 入缸体的原因是（　　）​ A．活塞的吸力作用​ B．水的重力作用​ C．大气压对水的压力作用​ D．缸体内水的浮力作用​ 【答案】C​ 【详解】当向上拉动活塞时，缸体内体积增大，气压减小，外界大气压大于缸体内气压，大气压对水 源中的水产生向上的压力，将水 “托举” 进入缸体，并非活塞的吸力或水的重力、浮力，故 C 正确， ABD 错误。故选 C。 【变式 1】（24-25・山东济南・期末）活塞式抽水机工作时，向上拉动活塞，泵体内的压强会______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”），此时______（选填 “进水阀” 或 “出水阀”）打开，水在______的作用下进入泵体。 【答案】变小；进水阀；大气压 【详解】 向上拉动活塞时，泵体内气体体积增大，根据气体压强与体积的关系，体积越大压强越小， 因此泵体内压强变小； 泵体内压强小于外界大气压，进水阀在大气压作用下打开，出水阀因内部压强小而关闭，水在大气压 的作用下通过进水管进入泵体。 【变式 2】制作简易抽水机时，下列操作中最关键的是（　　）​ A．选择透明的缸体材料 B．保证装置的密封性​ C．加长出水管的长度 D．使用轻质的活塞​ 【答案】B​ 【详解】密封性是保证缸体内气压变化的关键，若密封不严，无法形成低压区，水无法被吸入，其他 选项并非关键因素，故选 B。 【变式 3】请简述简易活塞式抽水机 “吸水” 和 “压水” 两个阶段的气压变化与阀门状态。​ 【答案】见解析 【详解】吸水阶段：活塞向上运动→缸体内体积增大→气压减小（低于外界大气压）→进水阀打开， 出水阀关闭→水进入缸体；压水阶段：活塞向下运动→缸体内体积减小→气压增大（高于外界大气 压）→进水阀关闭，出水阀打开→水排出缸体。 知识点 2：制作材料与工具准备 1.材料选择（兼顾易得性、密封性和安全性）：​ （1）泵体（圆筒）：透明塑料瓶（如矿泉水瓶、饮料瓶，截取上部，保留底部完整，便于观察内部结 构和水流）、硬质塑料管（直径 2-3cm，长度 15-20cm）、玻璃管（透明度好，便于观察，但需注意 防摔）。​ （2）活塞：橡胶塞（与泵体内径匹配，密封性好）、软木塞（需缠绕棉布增强密封）、气球膜（固定 在硬纸片上，替代橡胶塞，弹性好）。​ （3）单向阀（进水阀、出水阀）：小塑料球（如乒乓球剪半、玩具小球）、橡胶垫片、气球碎片（利 用弹性实现单向密封）。​ （4）连接材料：软橡胶管（进水管、出水管，直径与泵体接口匹配）、胶带（防水胶带、电工胶 带）、绳子（拉动活塞用）、胶水（热熔胶、防水胶，用于固定部件）。​ （5）辅助材料：硬纸板（制作活塞支架）、铁丝（固定阀门）、剪刀、尺子、记号笔。​ 2.工具准备：​ （1）切割工具：剪刀、美工刀（成人操作，注意安全）、锯子（切割硬质塑料管或玻璃管）。​ （2）固定工具：热熔胶枪、胶水刷、胶带座。​ （3）测量工具：直尺、卷尺（测量材料尺寸）。​ （4）辅助工具：镊子（放置小部件）、抹布（清洁材料）、水盆（盛放水源，测试抽水效果）。​ 3.材料选择的注意事项：​ （1）密封性优先：泵体、活塞、阀门的材料需保证接触处无缝隙，避免漏气漏水（如橡胶塞尺寸略大 于泵体内径，软橡胶管与接口紧密贴合）。​ （2）安全性：避免使用尖锐、易碎材料（如玻璃管需包裹防撞层），胶水选择环保无毒类型。​ （3）可操作性：材料硬度适中，便于切割、固定和组装（如塑料瓶比玻璃管更适合初学者）。 【典例 3】（24-25・浙江杭州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列材料选择不合理的是（　　）​ A．用矿泉水瓶截取的圆筒作为泵体​ B．用橡胶塞作为活塞，缠绕棉布增强密封​ C．用普通胶带缠绕接口，替代防水胶​ D．用乒乓球剪半作为进水阀的阀芯​ 【答案】C​ 【详解】A．矿泉水瓶易得、透明，截取后可作为泵体，合理；B．橡胶塞密封性好，缠绕棉布后与泵 体内壁贴合更紧密，增强密封效果，合理；C．普通胶带不防水，接口处容易漏水漏气，影响抽水效 果，应使用防水胶带或热熔胶，不合理；D．乒乓球剪半后质地较轻，能在压强差作用下实现单向开 关，适合作为阀芯，合理。故选 C。 【典例 4】（实践操作题）在制作简易活塞式抽水机时，下列关于材料选择的说法正确的是（　　）​ A．缸体选择软塑料瓶，便于弯折调整​ B．活塞应选择质地坚硬的木块，保证结构稳定​ C．阀门用塑料片制作，因为其质地轻薄、易开合​ D．进水管用吸管拼接，无需考虑密封性​ 【答案】C​ 【详解】A．软塑料瓶易变形，会影响缸体内气压变化，应选择硬度适中的透明塑料瓶，故 A 错误； B．木块质地坚硬，与缸体贴合性差，密封效果不好，应选择弹性好的橡胶塞或海绵块，故 B 错误； C．塑料片质地轻薄，能在气压和水压作用下灵活开合，符合阀门的功能要求，故 C 正确； D．进水管若密封不严，会导致缸体内气压无法形成低压区，无法吸水，因此必须保证密封性，故 D 错误。故选 C。 【变式 1】（多选）制作简易抽水机时，选择泵体和活塞的材料需要考虑的因素有（　　） A．材料的密封性 B．材料的硬度是否便于切割组装 C．材料是否透明，便于观察内部工作过程 D．材料的价格是否昂贵 【答案】ABC 【详解】A．密封性是抽水机的关键，泵体和活塞材料必须保证无缝隙，否则无法形成压强差，正确； B．材料硬度适中，便于切割、打磨和组装，适合初学者操作，正确； C．透明材料（如塑料瓶、玻璃管）能观察活塞运动和水流情况，便于调试和理解原理，正确； D．简易制作应选择低成本、易得材料，价格昂贵并非考虑因素，错误。故选 ABC。 【变式 2】结合材料科学知识，说明为什么活塞材料选择橡胶塞比木块更好？​ 【答案】见解析 【详解】橡胶塞具有弹性，能与缸体内壁紧密贴合，增强密封性；木块质地坚硬，表面粗糙，与缸体 贴合性差，易漏气，且摩擦阻力大，影响活塞运动，因此橡胶塞更适合作为活塞材料。 【变式 3】（2024・安徽合肥・期末）关于简易活塞式抽水机的制作与使用，下列说法正确的是（　　） A．缸筒必须竖直放置，否则无法工作 B．阀门的材料需选择有弹性、能单向开合的物质 C．推动活塞时，缸筒内的气压大于外界大气压 D．抽水高度取决于大气压的大小，与装置密封无关 【答案】BC 【详解】A．缸筒倾斜也可工作，只要密封良好，故 A 错误；B．阀门需弹性材料保证单向开合，故 B 正确；C．推动活塞时缸筒体积变小，气压增大，故 C 正确；D．密封不佳会导致气压差不足，抽 水高度降低，故 D 错误。故选 BC。 知识点 3：制作步骤与工艺要点 1.制作流程（分步骤详解，突出关键工艺）：​ 步骤 1：制作泵体​ （1）选择透明塑料瓶，用剪刀截取上部（保留底部，高度约 15cm，确保圆筒形状规整，内壁光 滑）。​ （2）在瓶底侧面钻一个小孔（直径与进水管匹配，约 1-1.5cm），用于安装进水管；在瓶盖处钻一个 小孔（直径与出水管匹配），用于安装出水管（若用无盖圆筒，可在顶部侧面开孔安装出水管）。​ （3）用防水胶将进水管、出水管固定在小孔处，确保接口密封（涂抹胶水后静置 20-30 分钟，待胶 水凝固）。​ 步骤 2：制作单向阀（进水阀和出水阀）​ （1）进水阀：在进水管与泵体连接的内部位置，用铁丝固定一个小塑料球（或橡胶垫片），确保塑料 球能覆盖进水孔，且能灵活移动（水进入时可推开，水回流时能密封）。​ （2）出水阀：在出水管与泵体连接的内部位置，用同样方法固定另一个塑料球（或气球碎片），方向 与进水阀一致（只允许水向外流出）。​ （3）测试阀门：向进水管吹气，观察塑料球是否能打开；向泵体内注水，观察阀门是否能阻止水回 流，确保单向功能正常。​ 步骤 3：制作活塞与拉杆​ （1）选择与泵体内径匹配的橡胶塞，在橡胶塞中心钻一个小孔，穿过一根绳子（拉杆），绳子两端打 结固定，防止脱落。​ （2）在橡胶塞侧面缠绕 1-2 圈棉布（缠绕均匀，厚度适中），增强与泵体内壁的密封性（缠绕后橡 胶塞应能在泵体内灵活上下移动，且无明显缝隙）。​ （3）若用气球膜制作活塞：将硬纸片剪成与泵体内径相同的圆形，气球膜覆盖在硬纸片上，边缘用胶 带固定，再在中心穿绳子作为拉杆（气球膜需绷紧，保证密封和弹性）。​ 步骤 4：组装与密封调试​ （1）将制作好的活塞放入泵体，确保活塞能顺畅上下运动，无卡顿。​ （2）检查所有接口（进水管、出水管、阀门固定处），用防水胶带或热熔胶加固，避免漏气漏水。​ （3）初步调试：将进水管放入水盆中，上下拉动拉杆，观察是否有空气从接口溢出，若有泄漏，及时 修补密封。 2.关键工艺要点：​ （1）密封工艺：这是抽水成功的核心！橡胶塞缠绕棉布时需均匀，接口处胶水涂抹要饱满，缠绕胶带 时需顺时针紧密缠绕，确保无缝隙。​ （2）阀门安装：阀门阀芯（塑料球、橡胶垫片）需固定在管道接口内侧，位置居中，能灵活开合，不 能卡死（可在固定处预留少量活动空间）。​ （3）活塞运动：活塞与泵体内壁的配合要 “松紧适度”—— 过松会漏气，过紧会无法灵活移动，可通 过调整棉布缠绕厚度调节。 【典例 5】（24-25・广东广州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列操作能增强密封性的是（　　）​ A．在橡胶塞侧面缠绕均匀的棉布​ B．将进水管与泵体接口用普通胶带简单缠绕​ C．活塞与泵体内径间隙较大，便于移动​ D．阀门的塑料球固定在管道外侧​ 【答案】A​ 【详解】A．橡胶塞缠绕棉布后，与泵体内壁贴合更紧密，能有效增强密封，防止漏气，正确； B．普通胶带不防水，接口处易漏水，应使用防水胶带或热熔胶，错误； C．活塞与泵体内径间隙大，会导致漏气，无法形成压强差，错误； D．阀门阀芯应固定在管道内侧，才能实现单向密封，固定在外侧无法阻止水回流，错误。故选 A。 【典例 6】请设计一款 “便携折叠式简易抽水机”，要求体积小、易收纳，说明设计思路和关键结构改进。​ 【答案】见解析 【详解】设计思路：利用可折叠的硅胶缸体替代硬质塑料瓶，活塞采用可伸缩的橡胶棒，进水管和出 水管选用折叠软管，阀门采用内置式微型塑料片。关键改进：1. 缸体选用食品级硅胶，可折叠收纳， 不占空间；2. 活塞与硅胶缸体一体化设计，增强密封性和便携性；3. 阀门内置在缸体接口处，避免收 纳时损坏，保证单向导通性。 【变式 1】（24-25・湖北武汉・期末）小明制作简易抽水机时，完成组装后拉动拉杆，发现无法抽出 水，可能的原因有哪些？（至少写出 3 点）​ 【答案】见解析​ 【详解】1. 密封性能不佳：泵体接口、活塞与泵体内壁存在缝隙，导致漏气，无法形成足够的压强 差；2. 阀门故障：进水阀或出水阀阀芯卡死（如塑料球固定过紧），无法正常开合，水无法进入或排 出；3. 进水管未完全浸入水中：进水管口露出水面，拉动活塞时吸入空气，而非水；4. 活塞运动卡 顿：橡胶塞缠绕棉布过厚，与泵体内壁摩擦力过大，无法顺畅上下运动，无法改变内部压强。 【变式 2】（24-25・江苏苏州・期末）制作简易活塞式抽水机时，活塞的主要作用是（　　） A．直接将水从进水管抽到出水管 B．改变缸筒内的体积，形成气压差 C．固定阀门的位置 D．增强装置的稳定性 【答案】B 【详解】活塞往复运动改变缸筒内体积，进而改变气压，形成气压差，才能实现抽水，故 B 正确； A．活塞不直接抽水，而是通过气压差，故 A 错误； C．活塞与阀门固定无关，故 C 错误； D．活塞不负责稳定性，支架起固定作用，故 D 错误。故选 B。 【变式 3】（24-25・广东广州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列材料选择不合理的是（　　）​ A．用内壁粗糙的硬纸筒做缸筒​ B．用橡胶塞做活塞，并在边缘缠一圈棉花增强密封​ C．用气球碎片做单向阀的阀门​ D．用透明硅胶管做进水管​ 【答案】A​ 【详解】A．内壁粗糙的硬纸筒会导致活塞运动受阻，且密封性差，无法有效改变气压，故 A 不合 理； B．橡胶塞 + 棉花可增强与缸筒的贴合度，提升密封性，故 B 合理； C．气球碎片质地柔软，能随气压变化自动开合，适合做单向阀，故 C 合理； D．透明硅胶管密封性好、易弯曲，便于观察水流，故 D 合理。故选 A。 知识点 4：实验探究与故障排查 1.实验探究：抽水效果的测试与分析 （1）实验目的：验证抽水机的工作效果，探究影响抽水效率的因素。​ （2）实验器材：自制简易抽水机、水盆、水、直尺、秒表、量杯。​ （3）实验步骤： ①将进水管完全浸入水盆中，确保进水管内无空气（可先向进水管注水排气）。​ ②匀速上下拉动活塞（控制拉动频率，如每秒 1 次），用秒表记录 1 分钟内抽出的水的体积（用量 杯测量），重复 3 次，取平均值。​ ③改变实验变量，分别测试不同因素对抽水效率的影响：​ 变量 1：活塞密封程度（缠绕 1 圈棉布 vs 缠绕 2 圈棉布）；​ 变量 2：拉动频率（每秒 1 次 vs 每秒 2 次）；​ 变量 3：出水管高度（5cm vs 10cm）。​ （4）记录实验数据，分析不同变量对抽水体积（效率）的影响。 （5）实验结论：​ ①密封程度越好，抽水效率越高（漏气越少，压强差越大，单位时间抽水越多）；​ ②拉动频率在一定范围内，频率越高，抽水效率越高（活塞运动次数多，排水次数多）；​ ③出水管高度越高，抽水效率越低（大气压的抽水能力有限，高度过高超出压强差的支撑范围）。 2.常见故障排查与解决方案： 故障现象 可能原因 解决方案 无法抽出水 1. 密封漏气（接口、活塞）； 2. 阀门卡死或单向功能失效； 3. 进水管未浸入水中或有空气； 4. 活塞无法灵活运动 1. 用防水胶或胶带修补接口，增加活塞棉布缠绕厚度； 2. 调整阀门阀芯位置，确保灵活开合，更换损坏的阀芯； 3. 将进水管完全浸入水中，排出管内空气； 4. 打磨泵体内壁或减少棉布缠绕厚度，确保活塞顺畅运动 抽水速度慢 1. 密封性能一般，存在轻微漏气； 2. 拉动频率过低； 3. 进水管过细或有堵塞；4. 阀门开合不顺畅 1. 加强密封（如多缠绕一圈棉布）； 2. 适当提高拉动频率（保持匀速）； 3. 更换较粗的进水管，清理管内杂物 【典例 7】小明制作简易抽水机后，发现抽水时水流很小，请分析可能的原因并提出 2 条改进方案。​ 【答案】见解析 【详解】可能原因：1. 装置密封性差，缸体内气压无法有效降低；2. 阀门开合不灵活，水流通道受 阻；3. 活塞运动时与缸体摩擦过大，无法快速改变体积。改进方案：1. 用胶水密封缸体接口，在活塞 边缘涂凡士林增强密封；2. 更换更轻薄的塑料片作为阀门，调整固定位置避免卡滞；3. 选择更光滑的 缸体材料，减小活塞与缸体的摩擦。 【典例 8】结合力学知识，说明活塞式抽水机中 “单向阀门” 的设计遵循什么原理？如果阀门失去单向性，会出现什么现象？​ 【答案】见解析 【详解】单向阀门遵循 “力的作用效果” 原理：当缸体内气压小于外界大气压时，水的压力推动阀门 打开；当缸体内气压大于外界大气压时，水压推动阀门关闭，实现单向导通。若阀门失去单向性，吸 水阶段水会从阀门倒流回水源，压水阶段水会从进水阀回流，无法形成连续抽水，装置失去抽水功 能。 【变式 1】（2024・湖北武汉・期末）在制作简易活塞式抽水机的过程中，某同学发现推动活塞时，出水阀无法打开，可能的解决方法是（　　）​ A．减少活塞上的棉花，减小密封度​ B．将出水阀的气球碎片换为更薄、更柔软的材料​ C．缩短进水管的长度​ D．增大推杆的长度​ 【答案】B​ 【详解】A．减少棉花会降低密封性，反而影响气压，故 A 错误； B．更薄更柔软的气球碎片更容易被气压顶开，便于出水，故 B 正确； C．进水管长度与出水阀开合无关，故 C 错误； D．推杆长度不影响阀门功能，故 D 错误。故选 B。 【变式 2】（多选）制作简易抽水机时，保证装置密封性的关键部位有（　　）​ A．活塞与缸筒的连接处​ B．进水管与缸筒的接口处​ C．出水管与缸筒的接口处​ D．阀门与阀门座的贴合处​ 【答案】ABCD​ 【详解】密封性是抽水机工作的核心，活塞与缸筒、管道与缸筒的接口、阀门与阀门座均需保证不漏 气漏水，否则无法形成有效气压差，故 ABCD 均正确。 【变式 3】(23-24八下·广东深圳·期末)出土于战国时期墓葬的竹节柄铜汲酒器如图甲所示，是我国目前发现最早利用大气压原理的青铜器，比马德堡半球实验早了近两千年。图乙是该汲酒器取酒过程的示意图，长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。当汲酒器插入酒缸中时，汲酒器和酒缸就构成了一个 ，汲酒器中充满酒水后，用拇指轻轻压住方孔a并向上提起，汲进之酒毫无滴洒，是由于 的作用。松开拇指，酒水在 的作用下缓缓流出。 【答案】连通器 大气压 重力 【详解】当汲酒器插入酒缸中时，上端开口，下端连通，汲酒器和酒缸就构成了一个连通 器；汲酒器中充满酒水后，用拇指轻轻压在方孔a并向上提起，由于大气压的作用，汲进之酒毫无滴 洒；重力方向是竖直向下的，因此松开拇指，酒水在重力的作用下会缓缓流出。 【方法技巧】 方法技巧 1简易装置的设计与制作方法​ 1.原理先行法：先明确 “大气压 + 单向阀门” 的核心原理，再根据原理设计结构，避免盲目选材；​ 2.材料替代法：若缺乏推荐材料，可根据 “功能等效” 原则替代（如用气球膜替代塑料片做阀门，用硬纸筒 + 防水胶带替代塑料瓶做缸体）；​ 3.分步测试法：制作过程中分步测试（如先测试密封性，再测试阀门灵活性，最后整体抽水），及时发现问题。​ 方法技巧 2实践问题的排查与解决思路 “三步排查法”：​ 1.观察现象：明确问题表现（如不吸水、抽水慢、漏水）；​ 2.定位原因：结合原理分析关键环节（密封、阀门、活塞）； 3.针对性改进：根据原因选择 “密封加固、结构调整、材料更换” 等方案。 【巩固训练】 1.活塞式抽水机模型，如图所示，当活塞不断上升时，拉力F的大小及水对活塞的压强p将（　　） A．F先增大后不变，p不变 B．F先减小后增大，p先减小后不变 C．F先增大后不变，p先减小后不变 D．F、p都不断增大 【答案】C 【详解】 A项错误：p并非始终不变 B项错误：F的变化趋势描述相反 D项错误：两个物理量都不会无限增大 2．如图甲是装有自动供水装置的盆景，在 的作用下可使盆景盘中水位保持一定的高度，图乙 是创意气压计，A为玻璃管且上端与大气相通，B为密闭的厚空心玻璃球，A与B下部相通，该气压计 （选填“属于”或“不属于”）连通器。    【答案】大气压 不属于 【详解】由图甲可知，外界大气压作用在水面上，会使得瓶中的水保持一定的高度，不会全部流出。 由图乙可知，B玻璃球上端封闭，故不构成连通器。 3．(24-25八下·山东青岛·期末)活塞式抽水机的工作原理如图所示，当活塞被从圆筒底部提起时，阀门 A ，地下水在 的作用下推开阀门 ，进入圆筒中。    【答案】关闭 大气压（强） B 【详解】由图可知，当提起活塞时，阀门A关闭，活塞内的气体体积增大，气压降低，低于外界的大 气压，因此管外的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中。 4．(24-25八下·福建福州·期末)如图所示，是小华设计的小狗自动喂水装置。当小狗饮水使瓶口露出水面时，瓶内的水流出，到水面封住瓶口时，在大气压的作用下瓶内的水 （选填“继续”或“不再”）流出，此时瓶内气压 （选填“大于”、“小于”或“等于”）瓶外的大气压。 【答案】不再 小于 【详解】当小狗饮水使瓶口露出水面时，因瓶内压强小于外界大气压，气体进入瓶内，瓶内气压增 大，水向外流出；当瓶口被水浸没后，气体不再进入瓶内，在大气压作用下，瓶内的水不再流出。此 时瓶内外压强相等，即瓶内气体加液体压强等于外界大气压，所以瓶内气压小于大气压。 5．(24-25·江苏省徐州市·期末)如图所示，将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，水就会从出水口流出。按压的作用是使桶内气压（　　）      A．大于大气压 B．等于大气压 C．小于大气压 D．变为零 【答案】A 【详解】将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，桶内空气变多，气压变大，当桶内水面上方的气体 压强大于大气压时，水就会在桶内气压的作用下从出水口流出。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．(24-25·江苏苏州·期末)如图，一根水平放置、两端开口的透明亚克力管，下部的抽气孔与抽气机相连。将一个略小于管内径的纸团置于管中，打开抽气机，在 的作用下，两塑料片分别紧紧“吸附”在管子两端。当管内气压较低时关闭抽气机，快速弹开 侧塑料片，纸团会从左侧管口飞 出。    【答案】大气压 右 【详解】打开抽气机抽气，使其管内气压变小，在大气压的作用下，塑料片外侧的大气压大于内侧的 气压，所以两塑料片分别紧紧“吸附”在管子两端。 纸团从左侧管口飞出，说明纸团右侧受到的压力比左侧的大，故应收弹开右侧的塑料片，使右侧的气 压变大。 7．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。 【答案】见解析 【详解】取液前，小球A、B密度比洗手液略大，浮力小于重力，小球沉在阀门口，阀门A、B关闭。 取液时，按压手柄，因为力能使物体变生形变，所以弹簧受到向下压力而压缩，活塞往下运动，储液 室内液体压强增大，小球B不动，阀门B关闭；小球A受到向上的液体压力增大，当 时，小球A向上运动，阀门A打开，储液室部分液体被挤出，洗手液从出液口溢出。松开手柄，压力 消失，弹簧恢复原状，手柄弹回原位，活塞受到一个向上的力，因为力改变物体的运动状态，所以推 动活塞向上运动，储液室内形成了一个低压区，因为 所以小球A下沉，阀门A关闭；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。 8．近日，在西藏察隅县境内发现了我国迄今最高树木：一棵高达83.2米的云南黄果冷杉。树的生长离不开水，科研人员发现水分被根系吸收进入木质部的导管和管胞后，沿着木质部向上运输到茎或叶的木质部的（如图所示）。 （1）求：深度为83.2米处水的压强p水。 （2）西藏察隅县常年气压值约为0.6标准大气压，这棵云南黄果冷杉是不是仅利用大气压将水分输送到树顶的呢？请结合模型说明理由。 【答案】（1）8.1536×105Pa；（2）见解析 【详解】（1）由知道，深度为83.2米处水的压强 p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×9.8N/kg×83.2m=8.1536×105Pa （2）将木质部的导管看成托里拆利实验中的一端封闭，另一端开口的管子（玻璃管），若气压值为760 毫米汞柱（标准大气压），则它能托住管内10.34米高的水柱；由于西藏察隅县常年大气压值约为0.6标 准大气压，因此它所能托住水柱的最大高度为6.2米，而这棵树的高度达83.2米，所以这棵云南黄果冷 杉不可能仅利用大气压将水分输送到树顶的。 答：（1）深度为83.2米处水的压强是8.1536×105帕；（2）见解析。 9.有一种气压保温瓶，其结构如下图所示，用手压下按压器，气室上方小孔被堵住，在瓶内气体压强作用下，水经出水管流出，松手后按压器被弹簧弹起，露出小孔。按压器面积为，瓶内水面低于出水管口8cm，出水管最高处高出瓶内水面10cm，按压时弹簧的平均弹力为1N。（大气压，g取，出水管的粗细和按压器所受重力忽略不计） (1)请解释说明气室上方小孔的作用。 (2)要将水压出管口，瓶内水面上方的气体压强至少要多大？ (3)要将水压出管口，在按压器上至少要加多大的压力？ 【答案】(1)见解析 (2) (3)1.8N 【详解】（1）气室上方小孔的作用是使空气进入保温瓶中，压下按压器时，瓶内气体压强增大，使瓶内水经出水管流出。 （2）出水时管中水与瓶内水之间的压强差 水面上的气体压强 （3）克服压强差所需的压力 在按压器上至少要施加的压力 10．阅读下面短文，回答问题。 抽水机也叫水泵，是一种利用大气压强的抽水工具。下图所示的是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中，活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动，A、B是只能向上开启的阀门。使用时，有经验的人会先往抽水机的圆筒里倒一点水，这样可以更容易把水抽出来。若提起活塞，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，圆筒内气压①______外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒（如图甲所示）；当压下活塞时，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（如图乙所示）；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出。与此同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门②______而进入圆筒（如图丙所示）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 (1)文中①处应填 （选填“大于”“小于”或“等于”），②处应填 （选填“A”或“B”）。 (2)有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，改变了活塞与筒壁间的______（填字母）。 A．气密性 B．摩擦力 C．压强 (3)在大气压为时，该抽水机提升水的最大高度是 m（g取）。该抽水机在海拔3000m的青藏高原提升水的最大高度 （选填“高于”“低于”或“等于”）在珠海提升水的最大高度。 【答案】(1)小于 B (2)A (3) 10 低于 【详解】（1）活塞的下面空气稀薄，则筒内的气压将变小，所以圆筒内气压小于外界的大气压。 由图可知，井里的水又在大气压的作用下推开阀门B。 （2）有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，形成水膜，增强活塞与筒壁间的气密性，故 A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （3）在大气压为时，该抽水机提升水的最大高度是 气压和海拔高度有关，且海拔高度越高，气压越低，因此青藏高原提升水的最大高度低于在珠海提升水 的最大高度。 18 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：活塞式抽水机的工作原理 2 知识点2：制作材料与工具准备 4 知识点3：制作步骤与工艺要点 6 知识点4：实验探究与故障排查 9 【方法技巧】 12 方法技巧 1 简易装置的设计与制作方法 12 方法技巧 2实践问题的排查与解决思路 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 学习目标 具体要求 核心概念 1. 理解活塞式抽水机的核心力学原理（大气压的应用、力与运动的关系）； 2. 掌握简易抽水机的结构组成及各部件的功能； 3. 了解跨学科实践的意义，融合物理、工程、手工制作等多领域知识。 能力素养 1. 能根据原理选择合适的制作材料和工具，独立或合作完成简易抽水机的制作； 2. 能通过实验探究抽水机的抽水效果，分析影响抽水效率的因素； 3. 能排查制作和使用过程中的常见故障，培养动手实践和问题解决能力。 【重点难点】 重点： 1. 活塞式抽水机利用大气压抽水的工作原理； 2. 简易抽水机的制作步骤与关键工艺； 3. 抽水效果的实验探究与数据分析。 难点： 1. 理解大气压在抽水过程中的作用机制； 2. 保证装置的密封性，避免漏气漏水影响抽水效果； 3. 跨学科知识的综合运用（力学原理指导工程制作）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：活塞式抽水机的工作原理 1.核心物理原理：利用大气压将水从低处 “压” 到高处，结合活塞的往复运动实现连续抽水。​ 大气压的存在：地球周围的大气层对浸在其中的物体产生压强（标准大气压约 1.01×10⁵Pa），这是 抽水机工作的根本动力。​ 力与运动的关系：通过手压或拉动活塞，改变抽水机内部的气体体积，进而改变内部压强（体积增大 时压强减小，体积减小时压强增大），利用内外压强差实现进水和出水。 2.关键结构及功能： 部件名称 核心功能 原理关联 泵体（圆筒） 容纳水和活塞，形成密封空间 提供大气压作用的封闭环境 活塞 往复运动改变内部压强 力改变物体运动状态，体积与压强的关系 进水阀（单向） 只允许水从低处进入泵体，防止回流 利用水的重力和压强差控制开关 出水阀（单向） 只允许水从泵体流出到高处，防止回流 同上，保证水流方向一致 进水管 连接泵体与水源，引导水进入 传递水流，减少阻力 出水管 引导泵体内的水排出到目标位置 同上 3.工作过程（两步循环）：​ 吸水过程：向上拉动活塞→泵体内气体体积变大→内部压强小于外界大气压→外界大气压将低处的水 通过进水管压入泵体→进水阀打开，出水阀关闭→水充满泵体下部。​ 出水过程：向下按压活塞→泵体内气体体积变小→内部压强大于外界大气压→泵体内的水被挤压→进 水阀关闭，出水阀打开→水通过出水管被压出到高处。​ 重复活塞的上下往复运动，即可实现连续抽水。 【典例 1】（24-25・江苏苏州・期末）关于活塞式抽水机的工作原理，下列说法正确的是（　　）​ A．抽水机是利用液压机的原理工作的​ B．抽水机的活塞运动是为了改变内部压强​ C．抽水机只能将水抽到 10m 以下，因为大气压的极限抽水高度是 10m​ D．进水阀和出水阀可以互换使用，不影响抽水效果​ 【典例 2】简易活塞式抽水机抽水时，水能够被 “吸” 入缸体的原因是（　　）​ A．活塞的吸力作用​ B．水的重力作用​ C．大气压对水的压力作用​ D．缸体内水的浮力作用​ 【变式 1】（24-25・山东济南・期末）活塞式抽水机工作时，向上拉动活塞，泵体内的压强会______（选填 “变大”“变小” 或 “不变”），此时______（选填 “进水阀” 或 “出水阀”）打开，水在______的作用下进入泵体。 【变式 2】制作简易抽水机时，下列操作中最关键的是（　　）​ A．选择透明的缸体材料 B．保证装置的密封性​ C．加长出水管的长度 D．使用轻质的活塞​ 【变式 3】请简述简易活塞式抽水机 “吸水” 和 “压水” 两个阶段的气压变化与阀门状态。​ 知识点 2：制作材料与工具准备 1.材料选择（兼顾易得性、密封性和安全性）：​ （1）泵体（圆筒）：透明塑料瓶（如矿泉水瓶、饮料瓶，截取上部，保留底部完整，便于观察内部结 构和水流）、硬质塑料管（直径 2-3cm，长度 15-20cm）、玻璃管（透明度好，便于观察，但需注意 防摔）。​ （2）活塞：橡胶塞（与泵体内径匹配，密封性好）、软木塞（需缠绕棉布增强密封）、气球膜（固定 在硬纸片上，替代橡胶塞，弹性好）。​ （3）单向阀（进水阀、出水阀）：小塑料球（如乒乓球剪半、玩具小球）、橡胶垫片、气球碎片（利 用弹性实现单向密封）。​ （4）连接材料：软橡胶管（进水管、出水管，直径与泵体接口匹配）、胶带（防水胶带、电工胶 带）、绳子（拉动活塞用）、胶水（热熔胶、防水胶，用于固定部件）。​ （5）辅助材料：硬纸板（制作活塞支架）、铁丝（固定阀门）、剪刀、尺子、记号笔。​ 2.工具准备：​ （1）切割工具：剪刀、美工刀（成人操作，注意安全）、锯子（切割硬质塑料管或玻璃管）。​ （2）固定工具：热熔胶枪、胶水刷、胶带座。​ （3）测量工具：直尺、卷尺（测量材料尺寸）。​ （4）辅助工具：镊子（放置小部件）、抹布（清洁材料）、水盆（盛放水源，测试抽水效果）。​ 3.材料选择的注意事项：​ （1）密封性优先：泵体、活塞、阀门的材料需保证接触处无缝隙，避免漏气漏水（如橡胶塞尺寸略大 于泵体内径，软橡胶管与接口紧密贴合）。​ （2）安全性：避免使用尖锐、易碎材料（如玻璃管需包裹防撞层），胶水选择环保无毒类型。​ （3）可操作性：材料硬度适中，便于切割、固定和组装（如塑料瓶比玻璃管更适合初学者）。 【典例 3】（24-25・浙江杭州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列材料选择不合理的是（　　）​ A．用矿泉水瓶截取的圆筒作为泵体​ B．用橡胶塞作为活塞，缠绕棉布增强密封​ C．用普通胶带缠绕接口，替代防水胶​ D．用乒乓球剪半作为进水阀的阀芯​ 【典例 4】（实践操作题）在制作简易活塞式抽水机时，下列关于材料选择的说法正确的是（　　）​ A．缸体选择软塑料瓶，便于弯折调整​ B．活塞应选择质地坚硬的木块，保证结构稳定​ C．阀门用塑料片制作，因为其质地轻薄、易开合​ D．进水管用吸管拼接，无需考虑密封性​ 【变式 1】（多选）制作简易抽水机时，选择泵体和活塞的材料需要考虑的因素有（　　） A．材料的密封性 B．材料的硬度是否便于切割组装 C．材料是否透明，便于观察内部工作过程 D．材料的价格是否昂贵 【变式 2】结合材料科学知识，说明为什么活塞材料选择橡胶塞比木块更好？​ 【变式 3】（2024・安徽合肥・期末）关于简易活塞式抽水机的制作与使用，下列说法正确的是（　　） A．缸筒必须竖直放置，否则无法工作 B．阀门的材料需选择有弹性、能单向开合的物质 C．推动活塞时，缸筒内的气压大于外界大气压 D．抽水高度取决于大气压的大小，与装置密封无关 知识点 3：制作步骤与工艺要点 1.制作流程（分步骤详解，突出关键工艺）：​ 步骤 1：制作泵体​ （1）选择透明塑料瓶，用剪刀截取上部（保留底部，高度约 15cm，确保圆筒形状规整，内壁光 滑）。​ （2）在瓶底侧面钻一个小孔（直径与进水管匹配，约 1-1.5cm），用于安装进水管；在瓶盖处钻一个 小孔（直径与出水管匹配），用于安装出水管（若用无盖圆筒，可在顶部侧面开孔安装出水管）。​ （3）用防水胶将进水管、出水管固定在小孔处，确保接口密封（涂抹胶水后静置 20-30 分钟，待胶 水凝固）。​ 步骤 2：制作单向阀（进水阀和出水阀）​ （1）进水阀：在进水管与泵体连接的内部位置，用铁丝固定一个小塑料球（或橡胶垫片），确保塑料 球能覆盖进水孔，且能灵活移动（水进入时可推开，水回流时能密封）。​ （2）出水阀：在出水管与泵体连接的内部位置，用同样方法固定另一个塑料球（或气球碎片），方向 与进水阀一致（只允许水向外流出）。​ （3）测试阀门：向进水管吹气，观察塑料球是否能打开；向泵体内注水，观察阀门是否能阻止水回 流，确保单向功能正常。​ 步骤 3：制作活塞与拉杆​ （1）选择与泵体内径匹配的橡胶塞，在橡胶塞中心钻一个小孔，穿过一根绳子（拉杆），绳子两端打 结固定，防止脱落。​ （2）在橡胶塞侧面缠绕 1-2 圈棉布（缠绕均匀，厚度适中），增强与泵体内壁的密封性（缠绕后橡 胶塞应能在泵体内灵活上下移动，且无明显缝隙）。​ （3）若用气球膜制作活塞：将硬纸片剪成与泵体内径相同的圆形，气球膜覆盖在硬纸片上，边缘用胶 带固定，再在中心穿绳子作为拉杆（气球膜需绷紧，保证密封和弹性）。​ 步骤 4：组装与密封调试​ （1）将制作好的活塞放入泵体，确保活塞能顺畅上下运动，无卡顿。​ （2）检查所有接口（进水管、出水管、阀门固定处），用防水胶带或热熔胶加固，避免漏气漏水。​ （3）初步调试：将进水管放入水盆中，上下拉动拉杆，观察是否有空气从接口溢出，若有泄漏，及时 修补密封。 2.关键工艺要点：​ （1）密封工艺：这是抽水成功的核心！橡胶塞缠绕棉布时需均匀，接口处胶水涂抹要饱满，缠绕胶带 时需顺时针紧密缠绕，确保无缝隙。​ （2）阀门安装：阀门阀芯（塑料球、橡胶垫片）需固定在管道接口内侧，位置居中，能灵活开合，不 能卡死（可在固定处预留少量活动空间）。​ （3）活塞运动：活塞与泵体内壁的配合要 “松紧适度”—— 过松会漏气，过紧会无法灵活移动，可通 过调整棉布缠绕厚度调节。 【典例 5】（24-25・广东广州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列操作能增强密封性的是（　　）​ A．在橡胶塞侧面缠绕均匀的棉布​ B．将进水管与泵体接口用普通胶带简单缠绕​ C．活塞与泵体内径间隙较大，便于移动​ D．阀门的塑料球固定在管道外侧​ 【典例 6】请设计一款 “便携折叠式简易抽水机”，要求体积小、易收纳，说明设计思路和关键结构改进。​ 【变式 1】（24-25・湖北武汉・期末）小明制作简易抽水机时，完成组装后拉动拉杆，发现无法抽出 水，可能的原因有哪些？（至少写出 3 点）​ 【变式 2】（24-25・江苏苏州・期末）制作简易活塞式抽水机时，活塞的主要作用是（　　） A．直接将水从进水管抽到出水管 B．改变缸筒内的体积，形成气压差 C．固定阀门的位置 D．增强装置的稳定性 【变式 3】（24-25・广东广州・期末）制作简易活塞式抽水机时，下列材料选择不合理的是（　　）​ A．用内壁粗糙的硬纸筒做缸筒​ B．用橡胶塞做活塞，并在边缘缠一圈棉花增强密封​ C．用气球碎片做单向阀的阀门​ D．用透明硅胶管做进水管​ 知识点 4：实验探究与故障排查 1.实验探究：抽水效果的测试与分析 （1）实验目的：验证抽水机的工作效果，探究影响抽水效率的因素。​ （2）实验器材：自制简易抽水机、水盆、水、直尺、秒表、量杯。​ （3）实验步骤： ①将进水管完全浸入水盆中，确保进水管内无空气（可先向进水管注水排气）。​ ②匀速上下拉动活塞（控制拉动频率，如每秒 1 次），用秒表记录 1 分钟内抽出的水的体积（用量 杯测量），重复 3 次，取平均值。​ ③改变实验变量，分别测试不同因素对抽水效率的影响：​ 变量 1：活塞密封程度（缠绕 1 圈棉布 vs 缠绕 2 圈棉布）；​ 变量 2：拉动频率（每秒 1 次 vs 每秒 2 次）；​ 变量 3：出水管高度（5cm vs 10cm）。​ （4）记录实验数据，分析不同变量对抽水体积（效率）的影响。 （5）实验结论：​ ①密封程度越好，抽水效率越高（漏气越少，压强差越大，单位时间抽水越多）；​ ②拉动频率在一定范围内，频率越高，抽水效率越高（活塞运动次数多，排水次数多）；​ ③出水管高度越高，抽水效率越低（大气压的抽水能力有限，高度过高超出压强差的支撑范围）。 2.常见故障排查与解决方案： 故障现象 可能原因 解决方案 无法抽出水 1. 密封漏气（接口、活塞）； 2. 阀门卡死或单向功能失效； 3. 进水管未浸入水中或有空气； 4. 活塞无法灵活运动 1. 用防水胶或胶带修补接口，增加活塞棉布缠绕厚度； 2. 调整阀门阀芯位置，确保灵活开合，更换损坏的阀芯； 3. 将进水管完全浸入水中，排出管内空气； 4. 打磨泵体内壁或减少棉布缠绕厚度，确保活塞顺畅运动 抽水速度慢 1. 密封性能一般，存在轻微漏气； 2. 拉动频率过低； 3. 进水管过细或有堵塞；4. 阀门开合不顺畅 1. 加强密封（如多缠绕一圈棉布）； 2. 适当提高拉动频率（保持匀速）； 3. 更换较粗的进水管，清理管内杂物 【典例 7】小明制作简易抽水机后，发现抽水时水流很小，请分析可能的原因并提出 2 条改进方案。​ 【典例 8】结合力学知识，说明活塞式抽水机中 “单向阀门” 的设计遵循什么原理？如果阀门失去单向性，会出现什么现象？​ 【变式 1】（2024・湖北武汉・期末）在制作简易活塞式抽水机的过程中，某同学发现推动活塞时，出水阀无法打开，可能的解决方法是（　　）​ A．减少活塞上的棉花，减小密封度​ B．将出水阀的气球碎片换为更薄、更柔软的材料​ C．缩短进水管的长度​ D．增大推杆的长度​ 【变式 2】（多选）制作简易抽水机时，保证装置密封性的关键部位有（　　）​ A．活塞与缸筒的连接处​ B．进水管与缸筒的接口处​ C．出水管与缸筒的接口处​ D．阀门与阀门座的贴合处​ 【变式 3】(23-24八下·广东深圳·期末)出土于战国时期墓葬的竹节柄铜汲酒器如图甲所示，是我国目前发现最早利用大气压原理的青铜器，比马德堡半球实验早了近两千年。图乙是该汲酒器取酒过程的示意图，长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。当汲酒器插入酒缸中时，汲酒器和酒缸就构成了一个 ，汲酒器中充满酒水后，用拇指轻轻压住方孔a并向上提起，汲进之酒毫无滴洒，是由于 的作用。松开拇指，酒水在 的作用下缓缓流出。 【方法技巧】 方法技巧 1简易装置的设计与制作方法​ 1.原理先行法：先明确 “大气压 + 单向阀门” 的核心原理，再根据原理设计结构，避免盲目选材；​ 2.材料替代法：若缺乏推荐材料，可根据 “功能等效” 原则替代（如用气球膜替代塑料片做阀门，用硬纸筒 + 防水胶带替代塑料瓶做缸体）；​ 3.分步测试法：制作过程中分步测试（如先测试密封性，再测试阀门灵活性，最后整体抽水），及时发现问题。​ 方法技巧 2实践问题的排查与解决思路 “三步排查法”：​ 1.观察现象：明确问题表现（如不吸水、抽水慢、漏水）；​ 2.定位原因：结合原理分析关键环节（密封、阀门、活塞）； 3.针对性改进：根据原因选择 “密封加固、结构调整、材料更换” 等方案。 【巩固训练】 1.活塞式抽水机模型，如图所示，当活塞不断上升时，拉力F的大小及水对活塞的压强p将（　　） A．F先增大后不变，p不变 B．F先减小后增大，p先减小后不变 C．F先增大后不变，p先减小后不变 D．F、p都不断增大 2．如图甲是装有自动供水装置的盆景，在 的作用下可使盆景盘中水位保持一定的高度，图乙 是创意气压计，A为玻璃管且上端与大气相通，B为密闭的厚空心玻璃球，A与B下部相通，该气压计 （选填“属于”或“不属于”）连通器。    3．(24-25八下·山东青岛·期末)活塞式抽水机的工作原理如图所示，当活塞被从圆筒底部提起时，阀门 A ，地下水在 的作用下推开阀门 ，进入圆筒中。    4．(24-25八下·福建福州·期末)如图所示，是小华设计的小狗自动喂水装置。当小狗饮水使瓶口露出水面时，瓶内的水流出，到水面封住瓶口时，在大气压的作用下瓶内的水 （选填“继续”或“不再”）流出，此时瓶内气压 （选填“大于”、“小于”或“等于”）瓶外的大气压。 5．(24-25·江苏省徐州市·期末)如图所示，将压水泵插入水桶中，从上端向下按压，水就会从出水口流出。按压的作用是使桶内气压（　　）      A．大于大气压 B．等于大气压 C．小于大气压 D．变为零 6．(24-25·江苏苏州·期末)如图，一根水平放置、两端开口的透明亚克力管，下部的抽气孔与抽气机相连。将一个略小于管内径的纸团置于管中，打开抽气机，在 的作用下，两塑料片分别紧紧“吸附”在管子两端。当管内气压较低时关闭抽气机，快速弹开 侧塑料片，纸团会从左侧管口飞 出。    7．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。 8．近日，在西藏察隅县境内发现了我国迄今最高树木：一棵高达83.2米的云南黄果冷杉。树的生长离不开水，科研人员发现水分被根系吸收进入木质部的导管和管胞后，沿着木质部向上运输到茎或叶的木质部的（如图所示）。 （1）求：深度为83.2米处水的压强p水。 （2）西藏察隅县常年气压值约为0.6标准大气压，这棵云南黄果冷杉是不是仅利用大气压将水分输送到树顶的呢？请结合模型说明理由。 9.有一种气压保温瓶，其结构如下图所示，用手压下按压器，气室上方小孔被堵住，在瓶内气体压强作用下，水经出水管流出，松手后按压器被弹簧弹起，露出小孔。按压器面积为，瓶内水面低于出水管口8cm，出水管最高处高出瓶内水面10cm，按压时弹簧的平均弹力为1N。（大气压，g取，出水管的粗细和按压器所受重力忽略不计） (1)请解释说明气室上方小孔的作用。 (2)要将水压出管口，瓶内水面上方的气体压强至少要多大？ (3)要将水压出管口，在按压器上至少要加多大的压力？ 10．阅读下面短文，回答问题。 抽水机也叫水泵，是一种利用大气压强的抽水工具。下图所示的是活塞式抽水机工作原理的示意图。其中，活塞跟筒壁紧密接触但是可以上下滑动，A、B是只能向上开启的阀门。使用时，有经验的人会先往抽水机的圆筒里倒一点水，这样可以更容易把水抽出来。若提起活塞，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，圆筒内气压①______外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒（如图甲所示）；当压下活塞时，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（如图乙所示）；再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出。与此同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门②______而进入圆筒（如图丙所示）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 (1)文中①处应填 （选填“大于”“小于”或“等于”），②处应填 （选填“A”或“B”）。 (2)有经验的人在使用该抽水机时先往圆筒里倒一点水，改变了活塞与筒壁间的______（填字母）。 A．气密性 B．摩擦力 C．压强 (3)在大气压为时，该抽水机提升水的最大高度是 m（g取）。该抽水机在海拔3000m的青藏高原提升水的最大高度 （选填“高于”“低于”或“等于”）在珠海提升水的最大高度。 13 / 13 学科网（北京）股份有限公司 $