人教版8下物理9.4 跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)（教學(xué)設(shè)計(jì)）

9.4跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級(jí)八年級(jí)授課時(shí)間課題9.4跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)教學(xué)目標(biāo)1.能理解活塞抽水機(jī)的工作原理，掌握簡(jiǎn)易活塞抽水機(jī)的制作方法，并了解大氣壓強(qiáng)在其中的應(yīng)用。2.通過(guò)動(dòng)手制作、測(cè)試與調(diào)整的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。3.激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和環(huán)保意識(shí)，通過(guò)跨學(xué)科融合體驗(yàn)知識(shí)的綜合運(yùn)用。教材分析本節(jié)分“活塞式抽水機(jī)的工作原理”和“制作活塞式抽水機(jī)”兩部分內(nèi)容?；钊匠樗畽C(jī)的工作原理、制作活塞式抽水機(jī)是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。本節(jié)內(nèi)容實(shí)際上是大氣壓強(qiáng)的一個(gè)典型應(yīng)用。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)根據(jù)這一思想突出活塞抽水機(jī)的工作原理。針對(duì)學(xué)生在制作過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，耐心指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。學(xué)情分析八年級(jí)學(xué)生在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)上已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)，對(duì)力的作用、壓力、大氣壓等概念有了初步的認(rèn)識(shí)。為學(xué)生對(duì)活塞式抽水機(jī)的工作理及其制作奠定了基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)關(guān)注以下幾點(diǎn)：1.針對(duì)學(xué)生好奇心強(qiáng)的特點(diǎn)，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究活塞式抽水機(jī)的工作原理。2.在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)以學(xué)生為中心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中學(xué)習(xí)物理知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)活塞式抽水機(jī)的工作原理；制作活塞式抽水機(jī)。教學(xué)難點(diǎn)活塞式抽水機(jī)的工作原理；制作活塞式抽水機(jī)。教學(xué)器材一個(gè)用來(lái)裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個(gè)玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。多媒體ppt，包含視頻：《活塞式抽水機(jī)原理》、《自制活塞式抽水機(jī)》等。教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課在生產(chǎn)生活中，人們常用抽水機(jī)將水從低處抽到高處。其中有一種活塞式抽水機(jī)，利用人力反復(fù)提壓手柄就可以抽水。本節(jié)我們就自己動(dòng)手制作一臺(tái)簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)。思考問(wèn)題，進(jìn)入情境。學(xué)習(xí)新課一、活塞式抽水機(jī)原理1.提出問(wèn)題

取一個(gè)注射器，把針頭插到裝有水的盆中，向上拉動(dòng)活塞，就能看到水從低處升到高處。如果向下壓活塞，水就會(huì)被壓回盆中。怎樣才能不斷地將水提升到高處呢?2.活塞式抽水機(jī)的構(gòu)成活塞式抽水機(jī)由圓筒、活塞、出水管、兩個(gè)單向閥門A、B等組成。3.活塞式抽水機(jī)的工作原理【師生共同分析】①提起活塞，閥門A受到大氣壓的作用關(guān)閉。活塞下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓。低處的水受到大氣壓的作用，推開閥門B進(jìn)入圓筒。②當(dāng)壓下活塞時(shí)，閥門B被水壓下關(guān)閉，水被阻不能向下流動(dòng)，于是沖開閥門A進(jìn)入圓筒的上部。③再提起活塞時(shí)，活塞上面的水迫使閥門A關(guān)閉，水從側(cè)管流出。同時(shí)井的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進(jìn)入圓筒?！静シ乓曨l】——《抽水機(jī)的工作原理》【例題1】如圖是活塞式抽水機(jī)工作的示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的B．在圖甲中，閥門A與B都是單向閥門C．在圖乙中，在Q點(diǎn)向上抬手柄PQ時(shí)，閥門B由于受液體壓力而關(guān)閉，水被阻不能向下流動(dòng)D．這樣的抽水機(jī)提升水的高度可以無(wú)限高【答案】D.【解析】A．抽水機(jī)是先將筒內(nèi)的空氣排出，使其內(nèi)部壓強(qiáng)較小，水在外界大氣壓的作用下被壓到高處，是利用大氣壓工作的，A正確，不符題意；B．在圖中，抽水機(jī)的閥門A與B都是單向閥門，B正確，不符題意；C．在圖乙中，在Q點(diǎn)向上抬手柄PQ時(shí)，閥門B由于受液體壓力而關(guān)閉，形成一個(gè)閉合的空間，所以水被阻不能向下流動(dòng)，C正確，不符題意；D．抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的，大氣壓強(qiáng)取1標(biāo)準(zhǔn)氣壓，則支持的水柱高為h即1標(biāo)準(zhǔn)氣壓能支持10m高左右的水柱，所以抽水機(jī)提升水的最大高度約為10m，故D錯(cuò)誤，符合題意。所以選D.思考問(wèn)題，進(jìn)入主題。做例題1，會(huì)根據(jù)活塞式抽水機(jī)的工作原理分析工作過(guò)程。學(xué)習(xí)新課二、設(shè)計(jì)并制作活塞式抽水機(jī)1.設(shè)計(jì)活塞式抽水機(jī)【提出問(wèn)題】制作活塞式抽水機(jī)，需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。例如，如何選一個(gè)密封性好的圓筒?怎樣制作活塞?從哪兒進(jìn)水，從哪兒出水，又該怎樣制作兩個(gè)閥門?....請(qǐng)發(fā)揮你的聰明才智，充分利用身邊的材料，與同學(xué)們一起認(rèn)真思考討論，制訂設(shè)計(jì)方案。2.制作活塞式抽水機(jī)的材料一個(gè)用來(lái)裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個(gè)玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。3.制作活塞式抽水機(jī)的步驟（1）如圖甲所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機(jī)的圓筒。把瓶底再略剪一小部分作為活塞，使瓶底的外徑與瓶子的內(nèi)徑相吻合。（2）如圖乙所示，在瓶子的側(cè)壁上打一個(gè)出水口，插上一段塑料管作為出水管。拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進(jìn)水口。（3）如圖丙所示，在活塞上打兩個(gè)孔A、B，中間的孔A用來(lái)固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一邊黏在活塞上，使塑料片能蓋住孔B，作為一個(gè)閥門。把玻璃球放到瓶子里作為另一個(gè)閥門。甲圓筒和活塞乙出水管丙帶閥門的活塞（4）如圖所示，裝上活塞，抽水機(jī)就組裝好了。將瓶口朝下浸入水中，上下拉動(dòng)活塞，抽水機(jī)就會(huì)把水抽上來(lái)。5.展示交流（1）用制作好的抽水機(jī)抽水。比一比哪個(gè)小組制作的抽水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得更流暢。（2）講解抽水機(jī)各部件的作用，并說(shuō)明選擇材料時(shí)的想法。說(shuō)一說(shuō)，它們是怎樣實(shí)現(xiàn)抽水功能的?這樣的抽水機(jī)提升水的最大高度是多少?（3）你能從設(shè)計(jì)、選材上提出優(yōu)化方案，制作一個(gè)更好的抽水機(jī)嗎?【播放視頻】——《自制活塞式抽水機(jī)》6.拓展——離心抽水機(jī)【師生分析】如圖所示，抽水機(jī)在啟動(dòng)前，先往泵殼內(nèi)灌滿水，排出泵殼內(nèi)的空氣，當(dāng)啟動(dòng)后，葉輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，泵殼里的水也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)被甩入出水管中，這時(shí)葉輪附近的壓強(qiáng)減小，大氣壓迫使低處的水推開底閥，沿進(jìn)水管進(jìn)入泵殼，進(jìn)入泵殼的水又被葉輪甩入出水管，這樣一直循環(huán)下去，就不斷把水送到了高處。以小組為單位制訂設(shè)計(jì)方案。根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行制作。把自制的模型進(jìn)行測(cè)試與調(diào)整，進(jìn)行優(yōu)化提高。把自制的模型進(jìn)行展示交流，講解抽水機(jī)各部件的作用。觀看視頻，了解制作過(guò)程。了解離心抽水機(jī)的原理。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1．活塞式抽水機(jī)的工作原理如圖所示，當(dāng)活塞被從圓筒底部提起時(shí)，閥門A____，地下水在_______的作用下推開閥門______，進(jìn)入圓筒中?！敬鸢浮筷P(guān)閉，大氣壓，B?！驹斀狻坑蓤D可知，當(dāng)提起活塞時(shí)，閥門A關(guān)閉，活塞內(nèi)的氣體體積增大，氣壓降低，低于外界的大氣壓，因此管外的水在大氣壓的作用下推開閥門B，進(jìn)入圓筒中。2.如圖使用活塞式抽水機(jī)時(shí)，若提起活塞，閥門A關(guān)閉，活塞下面的空氣稀薄，低處的水受到_______的作用推開閥門B進(jìn)入圓筒。當(dāng)壓下活塞時(shí)，閥門B被水壓下而關(guān)閉，水被阻不能向下流動(dòng)，沖開閥門_____進(jìn)入圓筒的上部。再提起活塞時(shí)，活塞上面的水迫使閥門______關(guān)閉，水從側(cè)管流出?！敬鸢浮看髿鈮?，A，A?！驹斀狻渴褂没钊匠樗畽C(jī)，若提起活塞，閥門A關(guān)閉，活塞下面的空氣少，低處的水受到大氣壓的作用推開閥門進(jìn)入圓筒。壓下活塞時(shí)，閥門B被水壓下而關(guān)閉，水被阻不能向下流動(dòng)，沖開閥門A，進(jìn)入圓筒的上部。再提起活塞時(shí)，活塞上面的水迫使閥門A關(guān)閉，水從側(cè)管流出。3．如圖是活塞式抽水機(jī)工作示意圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的B．在圖甲中，當(dāng)用力在Q處向下壓手柄PQ時(shí)，手柄上的P點(diǎn)受到的作用力豎直向上C．在圖乙中，在Q點(diǎn)向上抬手柄PQ時(shí)，閥門B由于受液體壓力而關(guān)閉，水被阻不能向下流動(dòng)D．這樣的抽水機(jī)提升水的最大高度約為10m【答案】B?！驹斀狻緼．抽水機(jī)是先將筒內(nèi)的空氣排出，使其內(nèi)部壓強(qiáng)較小，水在外界大氣壓的作用下被壓到高處，所以抽水機(jī)是利用大氣壓工作的，故A正確，不符題意；B．圖甲中，當(dāng)用力在Q處向下壓手柄PQ時(shí)，手柄上P點(diǎn)對(duì)活塞一個(gè)向上的力，由于物體間力的作用是相互的，活塞對(duì)P的作用力是向下的，故B錯(cuò)誤，符合題意；C．在圖乙中，在Q點(diǎn)向上抬手柄PQ時(shí)，閥門B由于受液體壓力而關(guān)閉，形成一個(gè)閉合的空間，所以水被阻不能向下流動(dòng)，故C正確，不符合題意；D．抽水機(jī)是利用大氣壓來(lái)工作的，已知大氣壓強(qiáng)為p0=1.0×105Pa，由p=ρgh可得h則1標(biāo)準(zhǔn)氣壓能支持10m高的水柱，故抽水機(jī)提升水的最大高度約為10m，故D正確，不符合題意。故選B。4.如圖所示是活塞式抽水機(jī)工作的示意圖。其中手柄AOB是杠桿，O為支點(diǎn)。當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，將地下水汲上來(lái)時(shí)，請(qǐng)畫出手柄所受動(dòng)力F1的力臂及阻力