9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 导学案 2025-2026学年物理人教版（2024）八年级下册

该初中物理导学案聚焦活塞式抽水机的大气压应用，引导学生理解大气压支撑水柱规律及单向阀门功能，通过生活情境（手压井、注射器吸水）和预习填空搭建学习支架，衔接大气压知识与抽水机工作原理。 以跨学科实践为核心，指导学生用废旧材料制作抽水机，通过小组合作、动手探究提升科学探究能力，结合故障分析与优化培养科学思维，四维目标分层设计落实科学态度与责任，课堂检测与课后拓展助力知识应用与核心素养提升。

跨学科实践：制作简易活塞式抽水机学案 基本信息 学科：八年级物理（人教版2024） 对应章节：第九章压强 第4节 跨学科实践 课标依据：义务教育物理课程标准 适用学生：八年级下册 一、学习目标（四维分层） 1.物理观念 知道活塞式抽水机利用大气压工作，理解大气压支撑水柱的基本规律； 区分抽水机圆筒、活塞、单向阀门、进出水管各部件的功能，建立大气压应用的结构与功能观念。 2.科学思维 结合甲、乙、丙三幅工作示意图，逻辑推导提活塞、压活塞两个动作下水的流动路径； 能分析单向阀门A、B开合与筒内气压、外界大气压的压强差关系，建立压强差驱动流体的模型思维。 3.科学探究 能依据教材素材，梳理简易抽水机选材、组装完整步骤； 动手制作简易活塞抽水机，观察抽水现象，对比分析装置密封性、阀门灵活度对抽水效果的影响； 能测量、分析自制抽水机提升水的最大高度，结合大气压知识解释实验结果。 4.科学态度与责任 利用生活废弃塑料瓶、筷子等废旧材料完成制作，树立废物利用、节约资源的环保意识； 小组合作完成设计、制作、展示交流，乐于解释生活中抽水机、水井压水装置的物理原理； 能针对自制装置缺陷提出优化改进方案，培养创新实践、严谨求证的科学习惯。 二、课前预习 （一）生活情境思考（预习思考，口头作答） 农村老式手压井、农田活塞抽水机，不用电力，仅反复按压手柄就能把地下水抽到地面。结合注射器吸水的体验思考： 向上拉注射器活塞时，水为什么会进入针筒？ 只靠注射器无法持续抽水，活塞抽水机增加了哪一关键结构，实现连续抽水？ （二）教材基础填空（依据课本图文完成） 1.活塞式抽水机核心动力来源是________。 2.抽水机内A、B两个阀门只能向________开启，属于单向阀门。 3.提起活塞时：阀门A________，阀门B在大气压作用下________，低处的水进入圆筒。 4.压下活塞时：阀门B________，水推开阀门A流到活塞________（上方/下方）。 5.再次提起活塞：活塞上方的水压迫阀门A关闭，水从________流出，同时新的水推开B进入圆筒，实现连续抽水。 6.简易抽水机制作材料：洗涤剂空瓶做圆筒，瓶底裁剪做活塞，________充当进水口阀门，塑料片充当活塞上的阀门B，塑料管作为________。 三、课堂探究 探究任务1：拆解活塞抽水机工作原理（结合图9.4-2甲、乙、丙） 小组讨论，完成流程梳理： 提活塞（甲图） 1.筒内空气变稀薄→筒内气压________外界大气压→外界大气压压开阀门________→水流入圆筒；阀门A受水压闭合，筒内水无法向上流出。 压活塞（乙图） 2.活塞向下挤压水→活塞下方水压增大→阀门B闭合；水向上推开阀门________，水流到活塞上方。 再次提活塞（丙图） 活塞上方水向下压，阀门A闭合；筒下方再次形成低压，大气压推开阀门B进水；活塞上方水随活塞上升，从出水管流出，实现持续抽水。 探究任务2：简易抽水机设计与选材分析（教材制作素材） 选材对应功能匹配 生活材料 抽水机部件 选材理由 洗涤剂塑料瓶上部 圆筒 瓶身光滑、密封性好，内径均匀，活塞可顺畅上下移动，不易漏气漏水 裁剪后的瓶底 活塞 外径与瓶内径贴合，密封性良好，可隔绝活塞上下空间，形成气压差 玻璃球 进水口单向阀门 水向上流动时浮起打开通道，水回流时自动下落封堵进水口，防止水倒流 塑料片+橡皮膏 活塞上阀门B 塑料片轻薄韧性好，仅能向上翻起通水，向下受压紧密贴合密封，实现单向通水 塑料管 出水管 质地轻便、通水顺畅，可稳定导出活塞上方的水，便于观察出水效果 筷子 活塞拉杆 材质坚硬不易变形，受力稳定，方便手动上下提拉、按压活塞 组装步骤梳理（依据教材图文排序） ①瓶身侧壁打孔，插入塑料管做出水管； ②洗涤剂瓶剪去瓶底，瓶身上部做圆筒； ③瓶底裁剪成活塞，打孔固定筷子、粘贴塑料片阀门； ④瓶口放入玻璃球，装入活塞，组装整机； ⑤瓶口朝下浸入水中，提拉活塞测试抽水。 探究任务3：展示交流探究问题（课堂小组展示作答） 1.对比各组抽水装置，影响抽水流畅度的两个关键因素： ①活塞与圆筒的________；②两个单向阀门开合是否灵活，是否漏水。 2.活塞抽水机提升水的最大高度由________大小决定，标准大气压大约能支撑________m高的水柱。 写出2条简易抽水机优化方案（从密封性、阀门结构、圆筒选材角度）： 方案1：________________________________________________ 方案2：________________________________________________ 四、课堂检测（基础+简答，当堂完成） 基础选择 1.活塞式抽水机能够抽水的根本原因是（） A.活塞的拉力直接把水吸上来 B.水自身重力向上流动 C.外界大气压将水压入圆筒 D.阀门A产生吸力吸水 2.下压活塞时，阀门A、B状态正确的是（） A.A开，B关B.A关，B开C.A、B都开D.A、B都关 填空简答 3.提起活塞时，圆筒内部气压________外界大气压，低处水源的水在大气压作用下推开阀门________进入圆筒。 4.简述丙图（再次提活塞）中，水从出水管流出的完整物理过程： 五、课后拓展实践 回家利用矿泉水瓶、塑料瓶盖、玻璃珠、吸管等废旧材料，自制简易活塞抽水机，完成实践记录： 自制材料清单： 制作中遇到的漏水问题及解决办法： 实测装置能抽水的最大高度：________cm，结合大气压简单解释高度有限的原因。 六、课后习题 1.农村老式手压井本质就是活塞抽水机，下列操作能让井水上升的是（） A.持续向下按压活塞 B.反复提拉、下压活塞 C.只保持活塞下压不动 D.只保持活塞提拉不动 2.简易抽水机中玻璃球的作用是（） A.增大圆筒重量，稳定装置 B.充当进水单向阀门，防止水回流 C.填充圆筒，减小空气体积 D.摩擦活塞，减小拉动阻力 3.简答题：为什么单独一根注射器只能吸一次水，搭配两个单向阀门的活塞抽水机却能持续出水？ 4.开放题：如果自制抽水机提拉活塞时完全不出水，请写出3条故障排查方向（依据教材结构分析）。 独立答案页（含解析、易错提示、对应考点） 一、课前预习填空答案+解析 1.大气压 【考点】活塞抽水机工作原理核心；易错提示：不能写“吸力”，不存在吸力，是大气压作用 2.上 【解析】阀门只能向上开启，向下会受压闭合，实现单向通水 3.关闭；打开 【解析】提活塞，活塞上方水压压住A闭合，下方低压，大气压顶开B进水 4.关闭；上方 【解析】下压活塞，下部水压增大压紧B，水只能向上推开A流到活塞上方空间 5.出水管 6.玻璃球；出水管 二、课堂探究答案 探究1流程填空 1.小于；B 2.A 探究2组装步骤排序：②①③④⑤ 探究3展示交流 1.密封性 2.大气压；10.3 3.优化方案示例： 方案1：活塞边缘缠绕橡胶皮，提升活塞与圆筒密封性，减少漏气； 方案2：改用更轻薄软的塑料薄膜做阀门，减小阀门开合阻力，流水更顺畅。 三、课堂检测答案+解析 1.C 解析：不存在“吸力”，活塞拉动后筒内气压降低，外界大气压将水压入装置；易错选项A，拉力仅改变筒内气压，无法直接吸水。 2.A 解析：下压活塞，筒下部水压升高，阀门B被压紧关闭，水向上推开A进入活塞上方。 3.小于；B 4.简答解析：再次提起活塞，活塞上方的水向下挤压阀门A，使A闭合；圆筒下方空间气压变小，外界大气压推开阀门B，新水进入圆筒；活塞向上移动，活塞上方储存的水随活塞抬升，从侧面出水管流出。 【易错提示】必须区分两个阀门各自作用，不能混淆A、B位置。 四、课后习题答案+详细解析 1.B 解析：只有反复提拉、下压活塞，两个阀门交替开合，才能持续进水、出水，单次动作无法连续抽水。 2.B 解析：玻璃球在进水口，水向上流动时球体浮起打开通道；水向下回流时球体下落堵住管口，防止筒内水倒流回水源。 3.简答解析：注射器无单向阀门，拉活塞吸水后，下压活塞水会全部回流；活塞抽水机有A、B两个单向阀门，提拉时B进水、A闭合储水；下压时B闭合、A打开储水，循环往复实现持续出水。 易错点：答题必须点明“单向阀门交替开合”这一关键结构差异。 4.故障排查（依据教材结构） ①活塞与圆筒缝隙过大，密封性差，提拉活塞无法形成低压； ②进水口玻璃球卡住，阀门B无法打开，水不能进入圆筒； ③活塞上塑料片阀门粘连，阀门A无法闭合，水无法存留在活塞上方。 学案总结：本节考点总结说明 一、核心考点梳理 考点1：活塞式抽水机工作原理（高频中考情景题） 知识点内容：装置依靠大气压工作，配备两个向上开启的单向阀门；提拉、下压活塞改变筒内气压，利用内外压强差驱动水单向流动，实现连续抽水。 对应考法： 选择题：判断抽水动力来源、阀门开合状态； 图文简答题：结合示意图描述抽水完整过程； 情景应用题：结合手压井、农田抽水机、注射器等生活器材分析原理。 易错点提示： ①禁止使用“活塞吸水上来”这类表述，物理上不存在吸力，标准表述为“大气压将水压入圆筒”； ②区分阀门A（活塞上）、阀门B（底部进水口）开合时机，提活塞开B关A，压活塞开A关B。 考点2：大气压支撑水柱高度 知识点内容：标准大气压最多支撑约10.3m水柱，因此活塞抽水机取水深度不能超过10米左右。 对应考法：填空题、简答，解释抽水机提升水柱高度有限的原因。 易错点：不要记成10m整值，准确数值10.3m；高度限制根源是大气压有固定最大值。 考点3：跨学科实践——简易抽水机制作探究 知识点内容：利用生活废旧材料匹配装置各部件功能，密封性、单向阀门灵活度是抽水效果的核心影响因素；能针对装置漏水、不出水故障分析原因并优化。 对应考法：实验探究题、实践开放题，给出装置图分析选材、故障、改进方案。 易错点：优化方案必须紧扣教材结构，不能凭空添加教材外零部件。 二、生活、科技联系（适配中考情景化试题） 生活情景：农村老式手压井、手动活塞抽水机、注射器吸水、鱼缸手动换水器； 中考命题逻辑：试题常以老式水井、简易手工抽水装置为素材，搭配示意图，考查压强差、大气压应用、实验故障分析，贴合本节跨学科实践定位； 理解技巧：抓住核心逻辑——气压差驱动液体流动，单向阀门保证水流只进不出，循环动作实现连续供水，所有情景题均可套用该模型分析。 三、课标对应说明 本节属新课标“压强”主题下跨学科实践活动，要求学生能运用大气压知识解释生活器具，动手完成制作类探究，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课标理念，中考常以实践探究大题、情景选择形式考查，侧重知识应用与动手探究思维。 word理化 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $