人教版8下物理9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（教学设计）

9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（教学设计）年级八年级授课时间课题9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机教学目标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。教材分析本节分“活塞式抽水机的工作原理”和“制作活塞式抽水机”两部分内容。活塞式抽水机的工作原理、制作活塞式抽水机是本节教学的重点，也是难点。本节内容实际上是大气压强的一个典型应用。在教学过程中，教师应根据这一思想突出活塞抽水机的工作原理。针对学生在制作过程中可能遇到的问题，耐心指导，培养学生的动手实践能力。学情分析八年级学生在物理学科的学习上已经具备了一定的基础，对力的作用、压力、大气压等概念有了初步的认识。为学生对活塞式抽水机的工作理及其制作奠定了基础。在教学过程中，应关注以下几点：1.针对学生好奇心强的特点，充分激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究活塞式抽水机的工作原理。2.在教学过程中，教师应以学生为中心，充分调动学生的主观能动性，使学生在轻松愉快的氛围中学习物理知识，提高学生的科学素养。教学重点活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。教学难点活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。教学器材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。多媒体ppt，包含视频：《活塞式抽水机原理》、《自制活塞式抽水机》等。教学过程教师活动学生活动导入新课在生产生活中，人们常用抽水机将水从低处抽到高处。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。本节我们就自己动手制作一台简易活塞式抽水机。思考问题，进入情境。学习新课一、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【师生共同分析】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。【播放视频】——《抽水机的工作原理》【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【答案】D.【解析】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，是利用大气压工作的，A正确，不符题意；B．在图中，抽水机的阀门A与B都是单向阀门，B正确，不符题意；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，所以水被阻不能向下流动，C正确，不符题意；D．抽水机是利用大气压来工作的，大气压强取1标准气压，则支持的水柱高为h即1标准气压能支持10m高左右的水柱，所以抽水机提升水的最大高度约为10m，故D错误，符合题意。所以选D.思考问题，进入主题。做例题1，会根据活塞式抽水机的工作原理分析工作过程。学习新课二、设计并制作活塞式抽水机1.设计活塞式抽水机【提出问题】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。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?【播放视频】——《自制活塞式抽水机》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。以小组为单位制订设计方案。根据实验方案进行制作。把自制的模型进行测试与调整，进行优化提高。把自制的模型进行展示交流，讲解抽水机各部件的作用。观看视频，了解制作过程。了解离心抽水机的原理。课堂练习课堂练习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。【答案】关闭，大气压，B。【详解】由图可知，当提起活塞时，阀门A关闭，活塞内的气体体积增大，气压降低，低于外界的大气压，因此管外的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中。2.如图使用活塞式抽水机时，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气稀薄，低处的水受到_______的作用推开阀门B进入圆筒。当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门_____进入圆筒的上部。再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门______关闭，水从侧管流出。【答案】大气压，A，A。【详解】使用活塞式抽水机，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气少，低处的水受到大气压的作用推开阀门进入圆筒。压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门A，进入圆筒的上部。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。3．如图是活塞式抽水机工作示意图，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，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上的P点受到的作用力竖直向上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最大高度约为10m【答案】B。【详解】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，不符题意；B．图甲中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上P点对活塞一个向上的力，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，所以水被阻不能向下流动，故C正确，不符合题意；D．抽水机是利用大气压来工作的，已知大气压强为p0=1.0×105Pa，由p=ρgh可得h则1标准气压能支持10m高的水柱，故抽水机提升水的最大高度约为10m，故D正确，不符合题意。故选B。4.如图所示是活塞式抽水机工作的示意图。其中手柄AOB是杠杆，O为支点。当活塞向上运动，将地下水汲上来时，请画出手柄所受动力F1的力臂及阻力