9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 分层作业 2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 分层清晰，A层夯实大气压与抽水机基础概念，B层深化综合应用与实验探究，通过跨学科情境培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A层|连通器识别、抽水机结构与阀门作用、大气压基础应用|以选择填空为主，直接考查核心概念，如“活塞漏气能否抽水”“阀门开启方向”| |B层|抽水机工作原理分析、杠杆与压强综合计算、实验数据处理|含多选与计算题，结合生活情境（覆杯实验）与探究任务（注射器测山高），提升科学推理与探究能力|

9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．下图所示装置，不属于连通器的是（    ） A．船闸 B．锅炉水位计 C．乳牛自动喂水器 D．活塞式抽水机 2．如图所示的是活塞式抽水机结构示意图，如果活塞和圆筒之间出现漏气现象，反复提压手柄的过程中，下列说法正确的是（　　） A．可以抽水，抽水速度比原来慢 B．可以抽水，抽水速度和原来相同 C．可以抽水，只能抽出一点点水 D．不能抽水 3．如图所示，活塞式抽水机的压柄的A端被压到最低。根据你的观察和思考，关于活塞式抽水机的出水口位置的几种说法，正确的是（　　） A．只能在活塞的上方 B．只能在活塞的下方 C．可在活塞的上方或下方 D．可以与进水口合二为一 4．（多选）如图所示，小华制作了简易活塞式抽水机，只将瓶口放入水中，反复提压活塞抽水，下列关于制作及操作中的发现，说法正确的是（        ） A．抽水机的阀门是只能向上开启的阀门 B．提起活塞，阀门A受到大气压作用而开启 C．若抽水时抽水机出水管不出水，可能的原因是阀门A与阀门B之间的瓶身有破口 D．若用乒乓球代替玻璃球制作阀门B，活塞式抽水机出水效果会更好 5．如图所示的是活塞式抽水机的工作原理图，使用时，提起活塞，阀门______（选填“A”或“B”）关闭；管外的水在______的作用下进入圆筒。 6．某兴趣小组围绕 “大气压在生命活动与机械装置中的应用” 主题，结合人体呼吸模型与活塞式抽水机简易模型开展探究实验（装置如图：图 1 为人体肺部呼吸模型，图 2 为活塞式抽水机模型，其活塞与筒壁紧密接触、可上下滑动，A、B 为仅能向上开启的单向阀门）。请回答下列问题： (1)人体吸气时，胸廓扩张，肺的容积增大，肺内气压_______外界大气压，外界空气在大气压作用下进入肺部。这一气压变化规律，与活塞式抽水机活塞向上运动时，下室气压小于外界大气压、水被压入圆筒的原理本质一致。 (2)活塞式抽水机工作时，活塞向下运动，下室气压增大，水从下室进入上室，此时打开的阀门是____________。这一过程中 “内部气压增大推动流体排出” 的原理，与人体呼气时肺内气压增大、气体排出的规律相似。 (3)已知张家界天门山主峰海拔约 1518.6m，在海拔 2km 以内，每升高 10m 大气压减少 100Pa。若山脚入口大气压为1×105Pa，则山顶大气压为__________Pa。 B层 7．如图，是活塞式抽水机的工作图。有关活塞式抽水机下面说法错误的是（    ） A．活塞式抽水机是利用大气压来抽水的 B．活塞式抽水机提升水的最大高度可以达到12m C．使用一段时间后，抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密，要更换新活塞 D．当压下活塞时，阀门B关闭，阀门A打开 8．如图所示是活塞式抽水机工作原理示意图，活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，A、B是只能向上开启的阀门，圆筒内活塞的上方和下方都有水。下列说法正确的是（　　） A．若将活塞向上提，阀门A关闭，阀门B关闭 B．若将活塞向上提，阀门A关闭，阀门B被推开 C．若将活塞向下压，阀门A被推开，阀门B被推开 D．在海拔较高的地方，活塞式抽水机能提升水的最大高度比在海拔较低的地方大 9．如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图。活塞与圆筒紧密接触但可以上下滑动， A、B 是只能向上开启的阀门。将手柄COD看作杠杆，用力压C点，活塞被提起，低处的水进入圆筒，已知杠杆D处受到的阻力为300N，OC间距离为0.6m，OD间距离为0.15m。下列说法正确的是（　　） A．活塞式抽水机利用大气压强工作，可将水抽到10楼的高度 B．提起活塞时，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞下方气压小于外界的大气压 C．提起活塞时，手作用在C点，此杠杆一定为省力杠杆 D．提起活塞时，手作用在杠杆C点的最小力大小至少为75N， 方向竖直向上 10．（多选）玻璃杯中装有半杯水，用一硬纸片盖住杯口，小心地将杯子倒置于水平位置保持静止，纸片与水均被大气压稳稳地托住（如图所示），这样就成功地用半杯水演示了“覆杯实验”。若不考虑纸片的重力，关于这一实验下列分析正确的是（　　） A．同一水平位置杯壁对水的作用力的合力为零 B．大气对纸片的压强等于水因重力对纸片产生的压强 C．杯中水面上方的气压小于外界大气压 D．水受到的重力小于纸片对水的支持力 11．活塞式抽水机是利用_________把水从低处抽到高处的。使用时，提起活塞，阀门B_________（选填“打开”或“关闭”），低处的水冲开阀门A进入圆筒；下压活塞，阀门A关闭，水冲开阀门B涌到活塞上面。 12．物理兴趣小组的同学利用周末开展一次登山活动，他们想利用所学的物理知识测量山的高度。若已知在竖直方向每升高10m大气压强就减小100Pa，且山下的大气压强为。他们随身携带了注射器（有刻度部分的容积为V=20mL、长度为L=10cm）、弹簧测力计、细线、刻度尺等。到达山顶后，他们首先排尽针筒内的空气并用橡皮帽封住其小孔，进行了如图所示的实验，已知弹簧测力计拉活塞的力F=18N（实验中针筒与活塞之间的摩擦不计）。请解答以下问题： (1)水的沸点随着高度的增加而___________；（选填“降低”、“不变”、“升高”） (2)求活塞的横截面积S； (3)求山顶的大气压强p； (4)求山顶的高度h。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 9 10 答案 D D A AC B B B ACD 1．D 【详解】船闸、锅炉水位计、乳牛自动喂水器在使用过程中都符合上端开口下端连通的特点，都是连通器，活塞式抽水机是利用大气压工作的，不属于连通器，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．D 【详解】如果活塞和圆筒之间出现漏气现象，反复提压手柄的过程中，使筒内无法形成足够的气压差，不能抽水，故D正确，ABC错误。 故选D。 3．A 【详解】活塞式抽水机的出水口只能在活塞的上方，这样提起活塞时，活塞上面的水迫使上面阀门关闭，水从侧管流出，避免水倒流回活塞下方，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．AC 【详解】A．抽水机是利用大气压来工作的，A、B是单向阀门，只能向上开启，故A正确； B．活塞式抽水机在使用时，提起活塞时，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞下面的空气变稀薄，气压小于外界大气压，故B错误； C．若阀门A与阀门B之间的瓶身有破口，导致漏气，瓶内外没有压强差，导致抽水机出水管不出水，故C正确； D．若用乒乓球代替玻璃球制作阀门B，活塞下压时，没有堵住瓶口，抽水机出水效果会更差，故D错误。 故选AC。 5． A 大气压 【详解】[1][2]当提起活塞时，A阀门关闭，A阀门将上方水向上提升，B阀门打开，在外界大气压的作用下，水从进水管通过阀门B进入阀门AB之间的空间。 6．(1)小于 (2)A (3)84814 【详解】（1）当人体吸气时，胸廓扩张，膈肌下降，胸廓容积扩大，肺随之扩张，肺容积增大，肺内气压减小，小于外界大气压，外界空气在大气压作用下进入肺部。 （2）由图可知，活塞向下运动，下室气压增大，阀门A打开，阀门B关闭，水才能从下室进入上室，故此时打开的阀门是A。 （3）山顶与山脚比，压强减小量为 山顶大气压为 7．B 【详解】A．活塞式抽水机是利用大气压来抽水的，一个标准大气压，大约能支持10m高的水柱，故A正确，不符合题意； B．在一个标准大气压下，由可知支撑的水高度约为 故B错误，符合题意； C．抽水机的活塞与筒壁接触不再紧密，空气进入，活塞上下气压相同，地下水无法在大气压的作用下进入圆筒，要更换新活塞，故C正确，不符合题意； D．由活塞式抽水机的工作过程可知，压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门A，涌入活塞上面，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．B 【详解】AB．活塞上提，上方A阀门在上方水的压力作用下关闭，活塞下方的压强减小，水在大气压作用下推开阀门B，故A错误，B正确； C．活塞下压，活塞下方的压强增大，阀门A被推开，阀门B关闭，故C错误； D．在海拔较高的地方，大气压减小，抽水机利用大气压工作的，利用液体压强公式p=ρgh可以，大气压减小，能够支持的水柱高度减小，故能提升水的最大高度比在海拔较低的地方小，故D错误。 故选B。 9．B 【详解】AB．提起活塞时，阀门A受到向下的大气压的作用而关闭，此时活塞以下部分圆筒内部的气体体积变大，压强变小，小于外界大气压，于是大气压把水压进圆筒。1个标准大气压的大小约为，据得，可将水抽到的高度约为 一层楼的高度约为3m，活塞式抽水机大概可将水抽到3层楼的高度，故A错误，B正确； C．提起活塞时，手作用在C点，即动力作用在C点，作用在D点的力竖直向下，为阻力，当作用在C点的力垂直于OC，则动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，当作用在C点的力不是垂直于OC，则动力臂不一定大于阻力臂，不一定是省力杠杆，故C错误； D．提起活塞时，当手作用在C点的对应的力臂最大为OC时，对应的动力最小，据杠杆的平衡条件有 解得最小动力F=75N，方向垂直于OC向下，当OC在水平方向时，最小动力方向竖直向下，故D错误。 故选B。 10．ACD 【详解】A．同一水平位置水保持静止状态，来自杯壁对水的作用力为零，故A正确； B．大气对纸片的压强等于水的压强与杯中水面上方气压之和，大于水因重力对纸片产生的压强，故B错误； C．杯中水面上方的气压与水压之和等于外界大气压，故水面上方气压小于外界大气压，故C正确； D．对水进行受力分析，水受到重力、纸片的支持力和杯内气体的压力，因为水静止，所以支持力等于重力与杯内气体压力之和，因此水受到的重力小于纸片对水的支持力，D正确。 故选ACD。 11． 大气压 关闭 【详解】[1]活塞式抽水机工作时，通过活塞的上下运动改变抽水机内部的气压。当活塞向上移动时，内部气压减小，外界大气压会将低处的水压入抽水机内，从而实现把水从低处抽到高处，其工作原理基于大气压的作用。 [2]由图知道，活塞式抽水机在使用时，提起活塞，阀门B在活塞上面水的压力作用下关闭，活塞下面的空气变稀薄，气压小于外界大气压，于是，低处的水在大气压的作用下推开阀门A进入圆筒。 12．(1)降低 (2) (3) (4) 【详解】（1）大气压随着高度的增加而减小，气压越小，沸点越低，因此水的沸点随着高度的增加而降低。 （2）根据注射器为圆柱体，所以通过活塞的横截面积 （3）已知弹簧测力计拉活塞的力F=18N，则山顶的大气压强 （4）山顶和山脚相比，大气压强的变化变化量 已知在竖直方向每升高10m大气压强就减小100Pa，则山的高度 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $