物理·八年级下册·配人教版 第九章 第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机配套课件

第4节跨学科实践：制作简易活塞式抽水机一、项目提出

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(如图1所示)，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.图1二、项目分析要制作简易活塞式抽水机，你需要完成以下任务.任务1：了解活塞式抽水机的结构及工作原理.任务2：设计一台简易活塞式抽水机.任务3：选择材料，完成制作.三、项目实施任务1：了解活塞式抽水机的工作原理

如图2所示，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？图2“活塞式抽水机”就巧妙地解决了这个问题.图3是活塞式抽水机工作原理的示意图.图3小于关闭大气压

接下来我们逐步分析一下“活塞式抽水机”的工作原理.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________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3甲)；当压下活塞时，阀门B被水压下而________，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图3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__________的作用下推开阀门B而进入圆筒(图3丙).整体总结为3个环节：吸水、提水和出水.大气压强

“活塞式抽水机”的基本原理是___________.与其说抽水机将水抽到高处，不如说是大气压将水“压”到了高处.任务2：设计活塞式抽水机1.活塞式抽水机的结构(如图4所示)：由圆筒、活塞、上阀门(A)、下阀门(B)、连杆、出水口组成.图42.了解活塞式抽水机的工作原理和结构后，制作活塞式抽水机需要考虑以下几个关键问题：

(1)如何选一个密封性好的圆筒？

(2)怎样制作活塞？(3)从哪儿进水，从哪儿出水，应该怎样制作两个阀门？(4)以上制作活塞式抽水机所需材料你能否找到？任务3：制作活塞式抽水机

1.材料准备：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.根据上述材料，简单设计的简易活塞式抽水机，如图5所示.图5

2.制作

(1)剪下瓶子的瓶底，把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，使瓶底的外径能与瓶子的内径相吻合.(如图6甲所示)甲丙

乙图6

(2)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.(如图6乙所示) (3)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粘在活塞上，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.(如图6丙所示) (4)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.四、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.(1)要比较不同小组抽水机的流畅性，需从以下方面综合评估：①密封性：活塞与圆筒的贴合度直接影响气压变化效率，密封性差会导致漏水或空气进入，降低抽水效率；②阀门灵敏度：玻璃球或塑料片阀门需灵活开启和关闭，避免水流回流或阻塞；③活塞运动阻力：活塞与筒壁摩擦力过大会增加操作难度，影响连续抽水；④水流路径设计：进水管和出水管的直径及位置需合理，避免水流受阻.组别密封性阀门灵敏度活塞运动阻力水流路径设计第一组第二组第三组(2)评估填写抽水机部件部件作用材料选择思路小组选材及想法圆筒容纳活塞运动，形成密闭空间以产生气压差优先选用透明塑料瓶(便于观察内部)，避免玻璃瓶易碎2.讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法.抽水机部件部件作用材料选择思路小组选材及想法活塞通过上下运动改变圆筒内气压，推动水流动塑料瓶底剪裁后贴合筒壁，或用橡皮塞增强密封性抽水机部件部件作用材料选择思路小组选材及想法单向阀门(A和B)控制水流方向，A阀控制上部出水，B阀控制下部进水玻璃球或塑料片作为单向阀，利用重力或弹性实现单向导通抽水机部件部件作用材料选择思路小组选材及想法进水管与出水管连接水源和出水口，确保水流路径畅通橡皮膏或热熔胶固定阀门，确保密封性)B1.活塞式抽水机能把水抽上来主要利用了(A.液体压强 B.大气压强C.弹力 D.重力

2.抽水机也叫水泵，如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但是可以上下滑动，A、B是只能向上开启的阀门，这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出，下列说法正确的是()A.阀门A向上打开是利用大气压B.阀门B与外部液面的最大高度差约为10mC.出水管口与外部液面的最大高度差不能超过10mD.阀门B向下关闭是利用大气压答案：B

3.如图是一瓶洗手液.当用手向下挤压出液管顶部时，储液筒中的洗手液会从出液管流出；松手时，洗手液会进入储液筒.下列说法正确的是()A.该洗手液瓶是利用弹簧产生的压力大于外界大气压从而将洗手液压出瓶子的B.用力向下挤压出液管顶部时，洗手液瓶受到支持面的支持力和重力是一对平衡力C.当压缩的弹簧放松时，储液筒中气压变小D.用力向下挤压出液管顶部时，弹簧受到的压力一定等于手向下的压力答案：C

4.如图为某活塞式抽水机工作的示意图，其中POQ是手柄，能绕着O点转动，P点通过连杆与活塞相连，A、B是单向阀门，只能向上开启，请回答下面的问题：

(1)如图甲所示，当在Q点对手柄PQ施加________(填“向上”或“向下”)的作用力时，圆筒中的活塞向上运动，阀门________(填“A”或“B”)打开，水在__________(填“大气压”或“水压”)作用下经过阀门流入圆筒. (2)如图乙所示，活塞向下运动时，阀门B在_______(填“大气压”或“水压”)作用下关闭，而阀门A打开，圆筒中的水不断上升到活塞上方.向下B大气压水压向下水管与抽水机接头处漏气(合理即可)

(3)如图丙所示，在Q点用力向下压手柄PQ时，手柄上P点受到的阻力方向___________(填“向上”或“向下”)，圆筒上方的水从出水管口流出；某地居民在安装此抽水机时，下端水管已插入水中，但无论怎样移动活塞，水管口都没有水流出，可能原因是_____________________________________(写一条即可).5.请阅读《按压式瓶盖》回答问题.按压式瓶盖

在日常生活中，装有洗手液或洗发液的瓶子，其瓶盖都是按压式的，如图甲所示.按压式瓶盖的工作原理是什么呢？液体是怎么“吸”上来的？

洗手液瓶中有个按压式吸液结构，它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成，如图乙所示，其中进液阀门和出液阀门是塑料小球，进液阀门位于弹簧下端，出液阀门位于活塞上端.

使用的时候，通过手向下按压，活塞向下移动，弹簧被压缩使得进液阀门关闭，出液阀门打开，储液筒里的液体从出液管流出瓶外；当手松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，出液阀门关闭，进液阀门打开，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒.这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体“吸”出瓶外.请根据上述材料，回答下列问题：(1)按压式瓶盖的工作原理和_______(填字母)原理相同.A.活塞式抽水机A大气压B.马桶C.微