人教版新教材（2024）八年级物理下册第九章第四节9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（导学案）【含答案】.docVIP

9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（导学案）

【学习目标】

1.能理解活塞抽水机的工作原理，掌握简易活塞抽水机的制作方法，并了解大气压强在其中的应用。

2.通过动手制作、测试与调整的过程，培养学生的实践操作能力、问题解决能力和团队合作精神。

3.激发学生对科学探索的兴趣，培养其创新思维和环保意识，通过跨学科融合体验知识的综合运用。

【学习重点】活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。

【学习难点】活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。

【自主预习】阅读教材，完成以下问题：

活塞式抽水机工作时，活塞向上移动阀门关闭，水在的作用下冲开阀门，流入圆筒。活塞向下移动时，阀门关闭，阀门在液体压强的作用下被冲开，水流到活塞上部。如此反复，水便可从出水管流出。

【合作探究】

探究一、活塞式抽水机原理

1.提出问题

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?

2.活塞式抽水机的构成

活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。

3.活塞式抽水机的工作原理

【根据下图进行分析】

①提起活塞，阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水受到大气压的作用，推开阀门B进入圆筒。

②当压下活塞时，阀门B被水压下关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部。

③再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒。

【例题1】如图是活塞式抽水机工作的示意图，下列说法错误的是（）

A．抽水机是利用大气压来工作的

B．在图甲中，阀门A与B都是单向阀门

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，水被阻不能向下流动

D．这样的抽水机提升水的高度可以无限高

探究二、设计并制作活塞式抽水机

1.设计活塞式抽水机

【想一想】制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题。例如，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?....

请发挥你的聪明才智，充分利用身边的材料，与同学们一起认真思考讨论，制订设计方案。

2.制作活塞式抽水机的材料

一个用来装洗涤液的空瓶子，一根筷子，一块塑料片，一个玻璃球，一块橡皮膏，一根塑料管。

3.制作活塞式抽水机的步骤

（1）如图甲所示，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。

（2）如图乙所示，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。

（3）如图丙所示，在活塞上打两个孔A、B，中间的孔A用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏在活塞上，使塑料片能盖住孔B，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。

甲圆筒和活塞乙出水管丙带阀门的活塞

（4）如图所示，装上活塞，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会把水抽上来。

4.测试与调整

将整个装置装满水，注意水位应低于出水口。上下移动活塞杆，观察水是否能通过单向阀门被有效吸入并排出。特别注意检查单向阀门的工作效果，确保水在活塞上升时能够进入瓶内，而在活塞下降时不会回流。如果发现有漏水或回流现象，检查各连接处的密封性和单向阀门的工作效果，并进行必要的调整。

5.展示交流

（1）用制作好的抽水机抽水。比一比哪个小组制作的抽水机运转得更流畅。

（2）讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法。说一说，它们是怎样实现抽水功能的?这样的抽水机提升水的最大高度是多少?

（3）你能从设计、选材上提出优化方案，制作一个更好的抽水机吗?

6.拓展——离心抽水机

【师生分析】如图所示，抽水机在启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气，当启动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直循环下去，就不断把水送到了高处。

【归纳整理】

第4节跨学科实践：制作简易活塞式抽水机

【课堂练习】

1．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。

2.如图