第4节　跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（培优教学课件）物理新教材人教版八年级下册

物理八年级下册•人教版 第九章 　压强 第4节 　制作简易活塞式抽水机 致：老师同学 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约148MB ppt共有48张、9段视频，可根据需要选择点播 …………………………………………………………………………… 2. 视频资源： ①视频讲解—《活塞式抽水机》 ②演示视频—《注射器抽水》 ③演示视频—《活塞式抽水机》 ④演示视频—《活塞式抽水机制作过程1、2、3、4》 ⑤演示视频—《成果展示》 ⑥视频讲解—《洗手液泵头》 …………………………………………………………………………… 3. 免责追责：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。 新课导入 大气压强 知识回顾 什么是大气压强？ 大气对浸在其中的物体有压强，这种压强称为大气压强。 标准大气压的力量 1标准大气压的力量非常大，约能支持10米高的水柱。 压力差原理 当容器内部气压小于外界大气压时，大气压会将液体压入容器。 学习目标 物理观念 能够用大气压解释抽水机等的工作原理，并能将这些知识应用于解决农业灌溉、家庭供水等实际问题。 科学思维 通过实践活动，培养基于物理知识构建工作原理模型，模拟抽水过程，从实践现象与数据出发，推理活塞、阀门状况，论证性能优化，提出如材料创新等见解的能力。 实验探究 在制作简易活塞式抽水机的活动中，能发现问题并提出设想，设计简单的实践方案，完成实践活动，并呈现活动成果。 科学态度与责任 1. 在制作简易活塞式抽水机和展示作品的过程中，提升合作学习的能力，体会知识应用的价值，增强团队协作精神。 2．通过了解抽水机应用意义，增强社会责任感。 重点难点 教学重点 通过实践活动，设计并制作简易活塞式抽水机。 科学难点 1. 活塞式抽水机的结构及工作原理。 2. 设计一台简易的活塞式抽水机 学习内容 01 项目提出 02 项目分析 03 项目分析 04 展示交流 一、项目提出 第4节 制作简易活塞式抽水机 一、项目提出 　　我国古人很早就开始了大气压的应用：战国时期的青铜汲酒器。将汲酒器其放入酒中时，其和酒缸就构 成了一个连通器，酒水由底部的圆孔流 进汲酒器内，用拇指压住孔并向上提起， 在______ 的作用下酒水不会从底部孔 流出；松开拇指，在______的作用 下酒水便会缓缓流下。 大气压 重力 一、项目提出 在现代生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。 电力抽水机 燃油抽水机 一、项目提出 有一种活塞式抽水机，没有外接电源，也不需要燃油，只需利用人力反复提压手柄就可以抽水，这是如何做到的呢？ 活塞式抽水机 本节课我们将一起制作一台简易活塞式抽水机，揭开它的奥秘。 二、项目分析 要制作简易活塞式抽水机，你需要完成以下步骤： 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，并评估其效果。 三、项目实施 （1）活塞式抽水机构造 　　活塞式抽水机又叫“吸取式抽水机”。活塞式抽水机包含出水管，圆筒，活塞 (跟筒壁紧密接触且可上下移动)阀门A、B(只能向上开启)，进水管等，如图。 1. 了解活塞式抽水机的结构及工作原理 三、项目实施 活塞式抽水机又是如何工作的呢？ 注射器能将水从低处升到高处 三、项目实施 （2）核心原理：利用大气压强 ①工作机制：气压差的形成与利用 　　通过活塞的上下运动改变缸体内气压。当缸内气压小于外界大气压时，水被压入缸体；随后活塞运动将水排出。 ②关键要素：气压差与密封性 　　在形成气压差的同时，保证装置各连接部位的绝对密封性，否则无法建立足够的负压实现抽水。 三、项目实施 　　利用活塞的移动来排出空气，活塞有个阀门，下部还有个阀门造成内外气压差而使水在气压作用下上升抽出。 　　当活塞压下时，阀门B关闭而 阀门A打开；当活塞提上时，阀门 A关闭，阀门B打开，在外界大气 压的作用下，水从进水管通过阀 门B从上方的出水口被压出。 吸水 提水 出水 （3）活塞式抽水机工作过程 三、项目实施 活塞式抽水机 三、项目实施 2.设计活塞式抽水机 　　了解了活塞式抽水机的结构和工作原理，就可以知道要制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题： ·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? 三、项目实施 （1）如何选一个密封性好的圆筒? 用来装洗涤液的空瓶子， 瓶身作为圆筒。 选取圆筒时，应考虑密封性，要能和活塞紧密贴合。 三、项目实施 （2）怎样制作活塞? 制作活塞时，避免过大或过小，尽量能与圆筒紧紧贴合。 将瓶底剪下，作为活塞。 三、项目实施 （3）从哪儿进水，从哪儿出水，又该怎样制作两个阀门? 拔掉瓶盖上的小帽，作为进水口。 侧壁打孔，插上塑料管，作为出水管。 ①进水口和出水口 三、项目实施 制作阀门时要设计成只能向上开启的活动阀门。 ②进水口和出水口 玻璃球作为进 水口处的阀门。 塑料片作为 活塞上的阀门。 三、项目实施 3.制作活塞式抽水机 （1）制作材料准备 透明塑料瓶（缸体） 筷子（活塞与连杆） 塑料片和玻璃球（阀门）　塑料软管（进出水） 橡皮膏（密封） 三、项目实施 （2）制作过程 ①圆筒和活塞 　　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。 圆筒和活塞 三、项目实施 出水管 ②进出水口(管) 　　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。拔掉瓶盖上的小帽，把瓶口作为进水口。 三、项目实施 ③阀门　　 　　在活塞上打两个孔，中间的孔用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边粘在活塞上，使塑料片能盖住另一个孔，作为一个阀门。 把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。 三、项目实施 ④组装与密封　　 1. 接口密封 将塑料软管插入进出水孔，用橡皮泥或防水胶带密封接口。 2. 活塞安装与测试 将带连杆的活塞缓慢放入缸体，测试运动是否顺畅、密封是否良好。 3. 整机调试 进水管伸入水中，出水管对准容器，完成组装。 三、项目实施 ①测试步骤 浸入水中 确保进水管完全浸入水中，排除空气。 拉动连杆 用手反复上下拉动活塞连杆，建立气压差。 观察出水 观察水是否能从出水管顺畅流出。 ②见问题与解决 不出水或出水少 检查各接口是否漏气，确保活塞密封良好。 阀门不动 检查阀门是否被卡住，适当调整塑料片位置。 （3）测试与调整 三、项目实施 （4）注意事项 工具使用安全 使用剪刀、打孔器等工具时，注意安全，避免划伤。 避免高温烫伤 使用热熔胶枪时，枪头温度极高， 切勿触摸，注意避免高温烫伤。 节约用水习惯 操作过程中，请注意节约用水，避免不必要的浪费。 密封性 活塞与缸体、管道接口处必须密封良好，否则无法形成气压差。 灵活性 单向阀门必须能灵活开合，确保水只能单向流动。 协调性 活塞运动应顺畅，无卡顿现象，保证抽水效率。 安全第一 制作关键 四、展示交流 ①把制作好的抽水机的进水管插入水源，使活塞上下反复运动，便可把水不断地抽出来。 ②开展小组讨论，从材料是否易得、 组装的方便性、使用时的效果、耐用 性等方面对简易活塞式抽水机进行评价， 尝试对装置进行改进。 ③学生相互交流，总结经验并进行反思。 1.成果展示 四、展示交流 2.项目评估 四、展示交流 3.项目拓展 除了活塞式抽水机，你还知道有哪些地方应用了大气压呢? 吸管吸饮料、用注射器吸药液、用钢笔吸墨水...... 洗手液泵头 四、展示交流 1. 如果活塞比圆筒大，活塞会放不进圆筒中； 如果活塞比圆筒小得多，会出现什么情况? 　　活塞比圆筒小得多时，内外气压相等，当活塞往上提时，水不会被提上去，因此，活塞要比圆筒略小一些。 简易活塞式抽水机结构图 圆筒 活塞 4.思考与讨论 四、展示交流 2. 抽水、抽气、打气的装置都可以叫做唧筒，又叫泵。上述活塞式抽水机同样可以用来抽气，只要把它下端的进水管用一根乳胶管与待抽气的容器相连，反复提送活塞杆，即可将瓶中空气抽出。 3. 为什么可以用玻璃球作为下面的阀门，从活塞式抽水机工作时玻璃球的工作情况解释。 向上提活塞，水在大气压的作用下支撑起玻璃球并允许水进入圆筒，停止提活塞时，内外气压相等，玻璃球再次落下堵住进水口。 圆筒 活塞 制作活塞抽水机 利用大气压强，通过活塞的上下运动形成气压差，从而将水从低处抽取到高处。 工作原理 五、课堂总结 工作原理 核心组件包括：缸体、活塞、单向阀门以及进/出水管。各部件协同工作实现抽水功能。 制作步骤 制作缸体 → 制作活塞 → 制作阀门 → 组装密封 → 测试调试，循序渐进完成装置搭建。 关键要点 装置成功的核心在于两点：一是必须保证装置的密封性，二是确保单向阀门的灵活性。 1. 如图所示，其中有一项的工作原理与其他三项的不同，这一项是（　 ） 六、练习与应用 C 【解析】 解：茶壶、船闸和下水道存水管是利用的连通器原理，而抽水机抽水是通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小，水在外界大气压的作用下，被压上来，利用的是大气压。 故选：C。 六、练习与应用 2. 如图为简易活塞式抽水机的结构图。资阳市某学校科技小组计划自制一台活塞式抽水机，为确保其运转流畅，成员们需了解各部件作用与工作原理。以下关于活塞式抽水机的说法错误的是（　　） A．抽水机是利用大气压强来工作的 B．出水口的位置不宜过高 C．向下推动活塞的过程中，玻璃球会与管壁紧密贴合 D．当向上拉动活塞时，结构图中的阀门会开启 D 六、练习与应用 【解析】 解：A、抽水机是依靠大气压强工作的机器，故A正确，不符合题意； B、活塞抽水机是依靠大气压强工作的机器，大气压将无法将水推送到更高位置，故出水口的位置不宜过高，故B正确，不符合题意； C、向下推动活塞的过程中，玻璃球会与管壁紧密贴合，活塞下面的水推开阀门，进入活塞上面，故C正确，不符合题意； D、当向上拉动活塞时，玻璃珠向上运动，结构图中的阀门会关闭，水进入抽水机内，故D错误，符合题意。 故选：D。 六、练习与应用 3. 如图所示是简易活塞式抽水机的工作原理图，甲、乙、丙图分别表示不同的工作状态。下列说法错误的是（　　） A．活塞式抽水机是利用大气压来工作的 B．在甲图中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上的P点受到竖直向上的作用力 C．在乙图中，在Q处向上抬手柄PQ时，B处阀门由于受到液体压力而关闭，水被阻而不能向下流动 D．抽水机在工作前，需向圆筒内灌入几 杯水，目的是利用水隔绝空气，防止空气 进入活塞下方 B 六、练习与应用 【解析】 解：A、抽水机是先将筒内的空气排出，使其内部压强较小，水在外界大气压的作用下被压到高处，所以抽水机是利用大气压工作的，故A正确，不符合题意； B、在图甲中，手柄上的P点对活塞产生一个向上的拉力，由于物体间力的作用是相互的，活塞对P的作用力是向下的，故B错误，符合题意； C、在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，形成一个闭合的空间，所以水被阻挡不能向下流动，故C正确，不符合题意； D、抽水机工作原理是利用大气压，必须密封且内部压强较小才能工作，在工作前，需向圆筒内灌入几杯水，是为了排出空气，同时增加活塞与圆筒密闭性，故D正确，不符合题意。 故选：B。 六、练习与应用 1．如图所示，是一种常见的活塞式抽水机，图中表示了它的工作原理，当提起活塞时，阀门___关闭，大气压迫使水推开阀门___进入圆筒；压下活塞时，阀门___关闭，水不能往下流就推开阀门___进到_________。 再提起活塞，活塞上面的水使阀 门___关闭，水被活塞提起，从 侧管中流出来。 七、提升训练 A A B B 活塞上面 A 【解析】 解：：提起活塞时，阀门A受到上面水的压力而关闭，在大气压的作用下，地下的水推开阀门B进入圆筒；活塞下压时，活塞中的水把阀门B压下关闭，同时推开阀门A进到活塞上面；再提起活塞时，重复前面过程，同时活塞上面的水随活塞的上移从出水管流出。 故答案是：A；B；B；A；活塞上面；A。 七、提升训练 2．如图是同学们在跨学科实践课中制作简易活塞式抽水机的结构示意图，关于活塞式抽水机，下列说法中正确的是（　　） A．它是一个连通器 B．利用了空气流速越大压强越小的原理 C．提升水的最大高度是10cm D．利用了大气压的作用 七、提升训练 D 【解析】 解：A、活塞式抽水机，不符合连通器的特点，故A错误； BD、活塞式抽水机是利用大气压来工作的，不是利用流速与压强的关系，故B错误、D正确； C、活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到： 故选：D。 七、提升训练 3．洗手液的按压瓶盖结构如图所示，按压时活塞向下压缩弹簧，储液筒里的液体从瓶口流出；松手后弹簧恢复并推动活塞向上移动，液体“吸”入到储液筒，如此往复，液体不断流出。以下说法正确的是​（　　） A．按压时，储液筒内液体被大气压出瓶外 B．松手后，瓶内气体将液体压入储液筒 C．按压式瓶盖应用了流体压强与流速关系 D．航天员在太空舱内无法使用这种洗手液瓶盖 七、提升训练 B 【解析】 解：AC、按压时由于储液筒内液体被压缩。导致压强增大而使得液体流出，故AC错误； B、松手后储液筒内部体积增大，压强减小，瓶内气体与大气压相通，大气压作用使得液体上升，故B正确； D、太空舱内也有大气压，因而航天员在太空舱内可以使用这种洗手液瓶盖，故D错误。 故选：B。 七、提升训练 4．如图所示，一种卫生间的地漏结构像是一个“扣碗”倒扣在存水杯上，当存水杯中的水满后，由________连通器原理可知，水就会从下水管流出，而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内。若下水管堵塞了，可以用吸盘疏通，这是利用了_________的作用。茶壶的壶嘴做得和壶身一样高的目的是；当里面的液体装满时，壶嘴的液面和壶身的液面相平；若壶嘴做得太低的话，壶身里的水就______（选填“能”或“不能”）装满。 七、提升训练 大气压力 不能 连通器 【解析】 解：根据地漏的结构图可知，存水杯上端开口，底部连通，构成连通器，当存水杯中的水满后，由连通器原理可知，水就会从下水管流出；而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内； 皮碗堵住下水口，上下按压和提拉皮碗，是为了排出皮碗内的空气，使下水口间无空气，堵塞物在大气的压力作用下被疏通； 茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器；而壶嘴做得和壶身一样高的目的是：当里面的液体装满且液体不流动时，壶嘴的液面和壶身的液面保持相平；若壶嘴做得太低的话，则壶身里的水就不能装满。 故答案为：连通器；大气压力；不能。 七、提升训练 $