9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机2024-2025学年新教材八年级下册物理同步教案(人教版2024)

-1-9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机2024-2025学年新教材八年级下册物理同步教案(人教版2024)教学设计课题Xx课型新授课√□章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□课程基本信息1.课程名称：9.4跨学科实践：制作简易活塞式抽水机

2.教学年级和班级：八年级

3.授课时间：2024-2025学年

4.教学时数：1课时核心素养目标1.科学探究：通过实际操作，培养学生提出问题、设计实验、分析数据、得出结论的能力。

2.实践创新：鼓励学生在实践中运用所学知识，提高动手能力和创新意识。

3.信息技术：利用信息技术辅助实验，培养学生信息获取、处理和应用的能力。

4.合作交流：在小组合作中，培养学生沟通、协作和团队精神。教学难点与重点1.教学重点：

-核心知识：活塞式抽水机的工作原理，包括大气压强、液体流动和机械能的转换。

-操作步骤：正确组装活塞式抽水机，包括选择合适的材料、确定活塞和泵腔的尺寸。

-实验验证：通过实验观察抽水机的工作效果，理解其原理在实际应用中的体现。

2.教学难点：

-活塞式抽水机的组装：难点在于确保活塞与泵腔的密封性，以及活塞的运动顺畅。

-压强与抽水效率的关系：理解大气压强对抽水效率的影响，以及如何通过实验数据验证这一关系。

-实验误差分析：学生可能难以准确测量液体高度变化，需要教授如何减小实验误差的方法。

-实验结果解释：学生可能难以将实验结果与理论预期相匹配，需要引导学生分析原因，如密封性、泵腔设计等。教学方法与策略1.采用讲授法介绍活塞式抽水机的基本原理，确保学生对概念有清晰的理解。

2.通过小组合作，引导学生进行实验操作，培养学生的动手能力和团队协作精神。

3.利用多媒体展示活塞式抽水机的实际应用案例，增强学生的直观感受。

4.设计问题解决活动，让学生通过实验和讨论，自主探究活塞式抽水机的优化设计。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：在课前一周，通过学校在线学习平台发布活塞式抽水机工作原理的PPT和操作视频，要求学生了解活塞式抽水机的基本构造和原理。

-设计预习问题：设计问题如“如何理解大气压在抽水过程中的作用？”“活塞运动对抽水效率有何影响？”等，引导学生思考。

-监控预习进度：通过学习平台的在线测试和作业提交情况，监控学生的预习进度。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生自主观看视频，阅读PPT，完成在线测试。

-思考预习问题：学生根据预习资料，思考并记录自己的理解。

-提交预习成果：学生在平台上提交预习笔记和初步设计方案。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：通过在线资源和问题引导学生自主学习。

-信息技术手段：利用在线学习平台实现资源共享和进度监控。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示活塞式抽水机的实际应用案例，引入新课。

-讲解知识点：详细讲解活塞式抽水机的工作原理，包括大气压的应用和机械能的转换。

-组织课堂活动：安排学生分组，每组设计并制作简易活塞式抽水机，进行实验验证。

-解答疑问：在实验过程中，针对学生的疑问进行即时解答。

学生活动：

-听讲并思考：学生认真听讲，思考活塞式抽水机的原理。

-参与课堂活动：学生积极参与实验设计、制作和实验操作。

-提问与讨论：学生在实验过程中提出问题，并与同学讨论解决方案。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过讲解帮助学生理解活塞式抽水机的原理。

-实践活动法：通过实验活动让学生实践所学知识。

-合作学习法：通过小组合作培养学生的团队协作能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：要求学生设计一个更高效的活塞式抽水机模型，并撰写实验报告。

-提供拓展资源：推荐相关的物理实验网站和书籍，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：对学生的作业进行批改，提供反馈。

学生活动：

-完成作业：学生根据作业要求，设计并制作抽水机模型。

-拓展学习：利用提供的资源进行深入研究。

-反思总结：学生对自己的实验过程和结果进行反思，总结经验教训。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：通过反思总结帮助学生提升学习效果。拓展与延伸六、拓展与延伸

1.拓展阅读材料

（1）活塞式抽水机的应用领域及发展史

-活塞式抽水机在现代农业生产中的应用，如农田灌溉、水产养殖等。

-活塞式抽水机在水利工程中的重要作用，如水库、堤坝的维护。

-活塞式抽水机的发展历程，从早期的手工制作到现代的机械化生产。

（2）其他类型的抽水机介绍

-叶片式抽水机：介绍其工作原理、特点及应用场景。

-深井泵：介绍其结构、工作原理及适用条件。

-离心泵：介绍其特点、适用范围及在工业生产中的应用。

（3）抽水机节能减排技术

-活塞式抽水机的节能改造技术，如采用新型材料、优化设计等。

-液力偶合器在抽水机中的应用，降低能耗。

-智能控制系统在抽水机中的应用，实现高效节能。

2.课后自主学习和探究

（1）设计并制作一款简易的节能型抽水机，优化其结构设计，提高抽水效率。

（2）研究活塞式抽水机在不同水源条件下的应用效果，分析其优缺点。

（3）查阅资料，了解抽水机在国内外的发展趋势，撰写一篇关于抽水机发展趋势的论文。

（4）结合实际，分析抽水机在农业生产、水利工程等方面的应用案例，提出改进措施。

（5）探究抽水机在不同领域中的节能技术，如变频调速、智能控制系统等。

3.实践项目

（1）组织学生参观水利工程，了解抽水机在实际工程中的应用情况。

（2）邀请相关领域专家进行讲座，分享抽水机的设计、制造、应用等方面的经验。

（3）开展“我为家乡做贡献”活动，鼓励学生利用所学知识，为当地水利工程提供解决方案。

4.评价与反馈

（1）对学生课后自主学习和探究成果进行评价，如实验报告、论文、项目设计等。

（2）邀请家长、教师共同参与评价，了解学生在学习过程中的收获和不足。

（3）根据评价结果，调整教学内容和方法，提高教学效果。板书设计①活塞式抽水机工作原理

-活塞运动

-大气压作用

-液体流动

-机械能转换

②制作简易活塞式抽水机的步骤

-材料选择

-结构设计

-组装过程

-实验验证

③实验观察与数据分析

-抽水高度

-抽水速度

-消耗功率

-效率计算

④抽水机的应用与改进

-应用领域

-节能措施

-技术创新典型例题讲解例题1：一个活塞式抽水机的活塞直径为10cm，活塞行程为20cm。大气压强为1.01×10^5Pa。求该抽水机每次抽水的体积和所需做的功。

解答：抽水机的活塞面积A=πr^2=π(10cm/2)^2=78.54cm^2

每次抽水的体积V=A×行程=78.54cm^2×20cm=1570.8cm^3=1.5708×10^-3m^3

所需做的功W=P×V=1.01×10^5Pa×1.5708×10^-3m^3=158.8J

例题2：一个简易活塞式抽水机在实验中，测得抽水高度为1.5m，活塞每分钟上升20次。假设每次抽水体积为0.5L，求该抽水机的效率。

解答：每次抽水体积V=0.5L=0.5×10^-3m^3

每分钟抽水次数n=20次

每分钟抽水体积V_total=n×V=20×0.5×10^-3m^3=10×10^-3m^3

每分钟抽水质量m=ρV_total=1000kg/m^3×10×10^-3m^3=10kg

每分钟抽水重力势能增加ΔE=mgh=10kg×9.8m/s^2×1.5m=147J

抽水机的效率η=ΔE/(P×V_total)=147J/(1.01×10^5Pa×10×10^-3m^3)≈1.46%

例题3：一个活塞式抽水机在抽水过程中，测得抽水高度为2m，抽水速度为0.1m/s。求该抽水机的功率。

解答：抽水机的功率P=ρghv=1000kg/m^3×9.8m/s^2×2m×0.1m/s=196W

例题4：一个简易活塞式抽水机在实验中，活塞每分钟上升25次，每次抽水体积为0.4L。若大气压强为1.02×10^5Pa，求该抽水机每次抽水所需做的功。

解答：每次抽水体积V=0.4L=0.4×10^-3m^3

每次抽水所需做的功W=P×V=1.02×10^5Pa×0.4×10^-3m^3=40.8J

例题5：一个活塞式抽水机的活塞直径为15cm，活塞行程为25cm。若大气压强为1.03×10^5Pa，求该抽水机每次抽水的体积和所需做的功。

解答：抽水机的活塞面积A=πr^2=π(15cm/2)^2=176.71cm^2

每次抽水的体积V=A×行程=176.71cm^2×25cm=4417.75cm^3=4.41775×10^-3m^3

所需做的功W=P×V=1.03×10^5Pa×4.41775×10^-3m^3=456.8375J教学反思与改进在这次教授活塞式抽水机的课程中，我深刻地意识到教学不仅仅是知识的传授，更是学生能力的培养。以下是我的一些反思和改进措施：

首先，我发现学生在实验操作中遇到了一些困难，比如活塞的密封性和泵腔的设计。在今后的教学中，我会提前准备一些实验指导视频，让学生在课前就能了解实验的步骤和注意事项，减少课堂上的操作难度。

其次，我在讲解活塞式抽水机的工作原理时，可能过于依赖理论讲解，而没有充分结合实际应用。为了改善这一点，我计划在课堂上增加一些实际案例的讨论，让学生看到理论知识在实际生活中的应用，提高他们的学习兴趣。

再