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

本讲义聚焦跨学科实践“制作简易活塞式抽水机”，核心知识点为基于大气压与单向阀配合的工作原理，系统梳理活塞上下移动时阀门开合、气压变化的过程，结合密封性、单向阀方向等关键注意事项，通过思维导图归纳知识，构建从原理认知到实践制作的学习支架。 该资料亮点在于以实践项目为载体，融合物理观念（大气压应用）与科学探究（设计调试），通过注射器模拟、阀门制作等实例培养模型建构能力，典例与提升题强化科学论证。课中辅助教师演示原理，课后助力学生巩固操作要点，查漏补缺。

跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 知识归纳与题型总结 思 维 导 图 培 优 讲 练 考点01 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 考点梳理 1、了解活塞式抽水机的工作原理 取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞，水就会被压回盆中。怎样才能不断地将水提升到高处呢？ 活塞式抽水机就巧妙地解决了这个问题。下图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同时又可以上下移动，A、B 是只能向上开启的阀门。使用时，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，气压小于外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒（图甲）；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（图乙）；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 B 而进入圆筒（图丙）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 2、核心工作原理 基于大气压与单向阀配合：向下压活塞时，活塞下方空间缩小，内部气压增大，底部单向阀关闭、活塞上单向阀打开，水从活塞上方流出；向上拉活塞时，活塞下方空间扩大，气压减小，外界大气压将水从水源压入管内，底部单向阀打开、活塞上单向阀关闭，水进入活塞下方；反复推拉活塞，即可持续抽水。 3、关键注意事项 （1）活塞需选用弹性适中的材料（如橡胶塞），与管壁贴合紧密，同时缠绕生料带等辅助密封，避免漏气影响抽水效果。 （2）进水、出水两个单向阀安装方向必须正确，且保证开合灵活，防止水倒流导致抽水失败。 （3）首次抽水前必须向管内引水，排出管内空气，否则无法利用大气压完成吸水动作。 （4）推拉活塞杆时要匀速平稳，避免暴力操作导致活塞杆弯曲或管体破裂。 （5）底部进水口需完全浸没在水中，且加装细滤网，防止泥沙杂质进入管内堵塞单向阀。 （6）避免使用尖锐杆件或腐蚀性胶水，儿童操作时需成人监护，防止划伤或化学刺激。 【归纳总结】制作简易活塞式抽水机是通过利用大气压原理，设计并制作简易活塞式抽水机，同时调试优化其密封性、阀门灵活性等部件，实现抽水功能，以此结合物理知识与工程设计能力的实践项目。 典例引领 考向01 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 【例1】1．在科学探究课上，小明同学依据图甲所示“活塞式抽水机的结构”，利用废旧材料制作了一台简易活塞式抽水机，其模型示意图如图乙所示。 (1)乙图中的“玻璃球”相当于甲图“活塞式抽水机的结构”中的___________。 (2)“抽水机”工作时：提起活塞，筒内下部气压___________（选填“变大”或“变小”），阀门___________开启（选填“A”或“B”），水被压入筒内；压下活塞，筒内水压增大，阀门B关闭，阀门A被冲开，水进入活塞上部，并从出水管流出。 (3)在测试中，无论小明如何提压活塞，始终抽不上水。他列出了以下几种原因，其中不可能导致抽不上水的一项是：___________。 A．玻璃球与进水口接触不紧密，存在缝隙 B．用来制作阀门的塑料片被橡皮膏粘死，无法翻动 C．出水管被异物堵塞 D．吸水管太长，超过了大气压能支持的高度 【答案】(1)阀门B (2) 变小 B (3)C 【详解】（1）乙图中玻璃球位于进水口上方，作用和甲图进水口处的阀门B一致，起到单向阀门的作用。在提起活塞时，它能阻止水回流，让水进入筒内；压下活塞时，它会关闭，防止水向下流。 （2）提起活塞时，活塞下方圆筒的体积变大，筒内下部气压变小，小于外界大气压，在大气压作用下，下方的阀门B被推开，水被压入筒内。 （3）A．玻璃球接触不严密漏气，会导致筒内气压无法降低，大气压无法将水压入筒，能导致抽不上水，故A不符合题意； B．阀门被粘死无法翻动，阀门无法正常开关，水无法进入筒内，能导致抽不上水，故B不符合题意； C．出水管堵塞只会让水无法从出水管流出，水仍然可以被抽到筒内，故C符合题意； D．大气压最多支持水柱的高度约 若吸水管长度超过这个高度，大气压无法把水抽到筒内，能导致抽不上水，故D不符合题意。 故选C。 对点提升 【对点1】课外学习小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的实践活动，同学们集思广益，各显身手，下面是小组同学们交流的实践过程，请帮助完成下列内容： 【项目实施】要制作简易活塞式抽水机，需要完成以下任务。 (1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理：取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处，这是靠______的作用，使水升到高处的。结合托里拆利实验，同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。理论上抽水机提升水最大高度是______m（已知标准大气压，g取10N/kg；水的密度）。 (2)初步了解了活塞式抽水机的工作原理，大强设计了一个如图甲所示的抽水机，当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升，会发生的现象是______（选填下列字母序号）； A．水从出水管S流出 B．圆筒内水随活塞继续上升 C．圆筒内水面开始下降 D．水保持在出水管S管口下方附近不动，既不上升也不下降 【项目改进】 (3)大强参照图乙所示的活塞式抽水机的结构，对自制抽水机进行了如下改进，如图丙所示： ①如图丙（a）所示，用洗衣液瓶盖制作活塞，并在中间放一枚钢珠做成如图乙所示的单向阀门A； ②如图丙（b）所示，用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B； ③如图丙（c）所示，活塞向上提起时，阀门A关闭，此时阀门B下方的压强______（选填“大于”或“小于”）阀门B上方的压强，阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中。 ④再向下压活塞，阀门B关闭，阀门A打开，水进入活塞上方圆筒中，活塞反复上下运动，最终成功的将水抽到高处。 【项目反思】 (4)大强和同学们发现这样一个问题，自制的活塞式抽水机在工作前，向圆筒内灌入一些水，抽水会更容易，这样做的主要目的是______。 (5)大强还发现每个小组制作的抽水机模型都各有特色，下列做法能使活塞式抽水机工作运转流畅的是______。 A．减小活塞和管壁之间的摩擦 B．减小圆筒的重量 C．增大活塞的重量 【答案】(1) 大气压 10.13 (2)C (3)大于 (4)防止漏气 (5)A 【详解】（1）向上拉动活塞时，注射器内部气压减小，外界大气压将水压入注射器，水升高是大气压的作用。根据液体压强公式 ，计算得最大提升高度 （2）活塞上升到出水管后继续上升，出水管使外界空气进入圆筒，圆筒内气压变为大气压，和外界平衡，圆筒内的水在重力作用下开始下降，故选C。 （3）活塞上提时，阀门上方体积变大、气压减小，阀门下方和水面连通，压强等于大气压，因此下方压强大于上方压强，水推开阀门进入圆筒。 （4）活塞和筒壁间存在缝隙，容易漏气，导致筒内气压无法降低到大气压以下。预先灌水可以封住缝隙，防止漏气，保证筒内能形成低压，使抽水更容易。 （5）减小活塞和管壁的摩擦，能让活塞上下运动更顺畅，使抽水机运转流畅；圆筒重量不影响活塞运动，增大活塞重量会让拉动活塞更费力，故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $ 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 知识归纳与题型总结 思 维 导 图 培 优 讲 练 考点01 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 考点梳理 1、了解活塞式抽水机的工作原理 取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处。如果向下压活塞，水就会被压回盆中。怎样才能不断地将水提升到高处呢？ 活塞式抽水机就巧妙地解决了这个问题。下图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同时又可以上下移动，A、B 是只能向上开启的阀门。使用时，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，气压小于外界的大气压。于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒（图甲）；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（图乙）；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 B 而进入圆筒（图丙）。这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。 2、核心工作原理 基于大气压与单向阀配合：向下压活塞时，活塞下方空间缩小，内部气压增大，底部单向阀关闭、活塞上单向阀打开，水从活塞上方流出；向上拉活塞时，活塞下方空间扩大，气压减小，外界大气压将水从水源压入管内，底部单向阀打开、活塞上单向阀关闭，水进入活塞下方；反复推拉活塞，即可持续抽水。 3、关键注意事项 （1）活塞需选用弹性适中的材料（如橡胶塞），与管壁贴合紧密，同时缠绕生料带等辅助密封，避免漏气影响抽水效果。 （2）进水、出水两个单向阀安装方向必须正确，且保证开合灵活，防止水倒流导致抽水失败。 （3）首次抽水前必须向管内引水，排出管内空气，否则无法利用大气压完成吸水动作。 （4）推拉活塞杆时要匀速平稳，避免暴力操作导致活塞杆弯曲或管体破裂。 （5）底部进水口需完全浸没在水中，且加装细滤网，防止泥沙杂质进入管内堵塞单向阀。 （6）避免使用尖锐杆件或腐蚀性胶水，儿童操作时需成人监护，防止划伤或化学刺激。 【归纳总结】制作简易活塞式抽水机是通过利用大气压原理，设计并制作简易活塞式抽水机，同时调试优化其密封性、阀门灵活性等部件，实现抽水功能，以此结合物理知识与工程设计能力的实践项目。 典例引领 考向01 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 【例1】1．在科学探究课上，小明同学依据图甲所示“活塞式抽水机的结构”，利用废旧材料制作了一台简易活塞式抽水机，其模型示意图如图乙所示。 (1)乙图中的“玻璃球”相当于甲图“活塞式抽水机的结构”中的___________。 (2)“抽水机”工作时：提起活塞，筒内下部气压___________（选填“变大”或“变小”），阀门___________开启（选填“A”或“B”），水被压入筒内；压下活塞，筒内水压增大，阀门B关闭，阀门A被冲开，水进入活塞上部，并从出水管流出。 (3)在测试中，无论小明如何提压活塞，始终抽不上水。他列出了以下几种原因，其中不可能导致抽不上水的一项是：___________。 A．玻璃球与进水口接触不紧密，存在缝隙 B．用来制作阀门的塑料片被橡皮膏粘死，无法翻动 C．出水管被异物堵塞 D．吸水管太长，超过了大气压能支持的高度 对点提升 【对点1】课外学习小组开展了“制作简易活塞式抽水机”的实践活动，同学们集思广益，各显身手，下面是小组同学们交流的实践过程，请帮助完成下列内容： 【项目实施】要制作简易活塞式抽水机，需要完成以下任务。 (1)首先需要了解活塞式抽水机的结构及工作原理：取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处，这是靠______的作用，使水升到高处的。结合托里拆利实验，同学们想到尝试设计一款活塞式抽水机。理论上抽水机提升水最大高度是______m（已知标准大气压，g取10N/kg；水的密度）。 (2)初步了解了活塞式抽水机的工作原理，大强设计了一个如图甲所示的抽水机，当活塞在圆筒内上升到出水管S后继续上升，会发生的现象是______（选填下列字母序号）； A．水从出水管S流出 B．圆筒内水随活塞继续上升 C．圆筒内水面开始下降 D．水保持在出水管S管口下方附近不动，既不上升也不下降 【项目改进】 (3)大强参照图乙所示的活塞式抽水机的结构，对自制抽水机进行了如下改进，如图丙所示： ①如图丙（a）所示，用洗衣液瓶盖制作活塞，并在中间放一枚钢珠做成如图乙所示的单向阀门A； ②如图丙（b）所示，用矿泉水瓶盖和一块胶皮来制作另一个阀门B； ③如图丙（c）所示，活塞向上提起时，阀门A关闭，此时阀门B下方的压强______（选填“大于”或“小于”）阀门B上方的压强，阀门B下方的水推开阀门B进入圆筒中。 ④再向下压活塞，阀门B关闭，阀门A打开，水进入活塞上方圆筒中，活塞反复上下运动，最终成功的将水抽到高处。 【项目反思】 (4)大强和同学们发现这样一个问题，自制的活塞式抽水机在工作前，向圆筒内灌入一些水，抽水会更容易，这样做的主要目的是______。 (5)大强还发现每个小组制作的抽水机模型都各有特色，下列做法能使活塞式抽水机工作运转流畅的是______。 A．减小活塞和管壁之间的摩擦 B．减小圆筒的重量 C．增大活塞的重量 学科网（北京）股份有限公司 $