初中物理第4節(jié) 跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)一等獎(jiǎng)教學(xué)練習(xí)題習(xí)題課件ppt

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在生產(chǎn)和生活中，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)(如圖)，利用人力反復(fù)提壓手柄就可以抽水。
對(duì)于很多80后的父母，活塞抽水機(jī)是童年記憶的一部分，上世紀(jì)八九十年代，活塞式抽水機(jī)曾是農(nóng)村家家戶戶必備的取水工具，當(dāng)時(shí)自來水不是很普及，為了方便飲水，很多農(nóng)戶都會(huì)在院子的合適地方打一口井，并安裝一臺(tái)活塞式抽水機(jī)。人們只需用手上下提壓搖桿，就能將地下水抽上來，方便實(shí)用。同學(xué)們對(duì)活塞式抽水機(jī)既陌生又好奇，想不想自己動(dòng)手制作一臺(tái)簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)來抽水呢 ?
通過動(dòng)手制作、測(cè)試與調(diào)整的過程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問題解決能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。
理解活塞抽水機(jī)的工作原理，掌握簡(jiǎn)易塞抽水機(jī)的制作方法，并了解大氣壓強(qiáng)在其中的應(yīng)用。（重難點(diǎn)）
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)，通過跨學(xué)科融合體驗(yàn)知識(shí)的綜合運(yùn)用。
要制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)，你需要完成以下任務(wù),(1)了解活塞式抽水機(jī)的結(jié)構(gòu)(如圖):它是由圓筒、活塞、單向閥門(上閥門和下閥門)、進(jìn)水管、出水管和搖桿等組成的。
（2)理解活塞式抽水機(jī)的工作原理：活塞式抽水機(jī)是利用活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及大氣壓的共同作用把地下水從低處抽到高處的。我們自制的簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)就是根據(jù)此原理制作的。
活塞式抽水機(jī)的工作原理示意圖如圖 所示
①吸水過程:如圖甲所示，當(dāng)活塞通過連桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞與水面接觸處壓強(qiáng)較小，在大氣壓的作用下，活塞上的閥門A 關(guān)閉，水強(qiáng)行推開圓筒下端的閥門B，水被壓入圓筒。②提水過程:如圖乙所示，當(dāng)活塞通過連桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)圓筒下端閥門B被其上面的水強(qiáng)行關(guān)閉?；钊系拈y門A 被其下面的水強(qiáng)行打開，活塞運(yùn)動(dòng)到圓筒下端，水進(jìn)入圓筒的上部。③出水過程：如圖C所示，當(dāng)水位達(dá)到出水口時(shí)，每一次活塞通過連桿向上移動(dòng)時(shí)，活塞上部的水都被活塞強(qiáng)行從出水口排出。
實(shí)驗(yàn)視頻：活塞式抽水機(jī)工作過程
如果要制作一個(gè)活塞式抽水機(jī)，我們應(yīng)如何選擇材料？應(yīng)注意哪些問題？
1.選擇材料時(shí)，盡量選取身邊常見的，容易獲取的。2.選取圓筒的材料時(shí)，應(yīng)充分考慮密封性，要能夠和選取的活塞緊密貼合。3.制作閥門時(shí)要設(shè)計(jì)成只能向上開啟的活動(dòng)閥門。4.所有選取的材料還應(yīng)考慮一定的耐用性。
③小組討論如何設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)。
④選擇制作活塞式抽水機(jī)的材料：一個(gè)用來裝洗滌液的空瓶子，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。
圓筒和活塞的制作：如圖9.4-3所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機(jī)的圓簡(jiǎn)。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
出水管的制作：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(圖9.4-4)。拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進(jìn)水口。在活塞上打兩個(gè)孔A、B，中間的孔A用來固定筷子。閥門的制作：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(圖9.4-5)。把玻璃球放到瓶子里作為另一個(gè)閥門。
裝上活塞，抽水機(jī)就組裝好了(圖9.4-6)。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。
測(cè)試與調(diào)整：將整個(gè)裝置裝滿水，注意水位應(yīng)低于出水口。上下移動(dòng)活塞桿，觀察水是否能通過單向閥門被有效吸入并排出。特別注意檢查單向閥門的工作效果，確保水在活塞上升時(shí)能夠進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，而在活塞下降時(shí)不會(huì)回流。
注意：如果發(fā)現(xiàn)有漏水或回流現(xiàn)象，檢查各連接處的密封性和單向閥門的工作效果，并進(jìn)行必要的調(diào)整。
1.展示各小組制作的簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)，分享各自的體驗(yàn)和收獲。2.開展小組討論，從材料是否易得、組裝的方便性、使用時(shí)的效果、耐用性等方面對(duì)簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，嘗試對(duì)裝置進(jìn)行改進(jìn)。3.學(xué)生相互交流，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行反思。
制作簡(jiǎn)易活塞式抽水機(jī)
活塞式抽水機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
1.活塞式抽水機(jī)能把水抽上來主要利用了( )
A. 液體壓強(qiáng) B 大氣壓強(qiáng)C.慣性 D 重力
2.如圖是活塞式抽水機(jī)的抽水示意圖，活塞跟筒壁緊密接觸但是可以上下滑動(dòng)，A、B是只能向上開啟的閥門。下列關(guān)于抽水機(jī)的相關(guān)問題說法正確的是( ）A抽水機(jī)是利用連通器原理來抽水的B當(dāng)壓下活塞時(shí)，閥門B打開，閥門A關(guān)閉C當(dāng)壓下活塞時(shí)，閥門B打開，閥門A打開D當(dāng)提起活塞時(shí)，閥門B打開，閥門A關(guān)閉
3.鋼筆吸墨水時(shí)，把筆尖放在墨水內(nèi)，用手?jǐn)D壓橡皮管幾次，墨水就進(jìn)入橡皮管。這是因?yàn)樵跀D壓橡皮管時(shí)，排出了橡皮管內(nèi)的大部分空氣松手后橡皮管內(nèi)的氣壓_______ (填“變大”“變小”或“不”)，管外的墨水在__________ 的作用下進(jìn)入管內(nèi)。
4.請(qǐng)閱讀《按壓式瓶蓋》。
在日常生活中，裝有洗手液或洗發(fā)液的瓶子，其瓶蓋都是按壓式的，如圖所示。按壓式瓶蓋的工作原理是什么呢？液體是怎么被“吸”上來的呢 ?
洗手液瓶中有個(gè)按壓式吸液結(jié)構(gòu)，它由導(dǎo)液管、進(jìn)液閥門、彈簧、活塞、出液閥門、出液管、儲(chǔ)液筒等組成，如圖所示，其中進(jìn)液閥門和出液閥門是塑料小球，進(jìn)液閥門位于彈簧下端，出液閥門位于活塞上端。使用的時(shí)候，通過手向下按壓，活塞向下移動(dòng)，彈簧被壓縮使得進(jìn)液閥門關(guān)閉，出液閥門打開，儲(chǔ)液筒里的液體從出液管流出瓶外；當(dāng)手松開時(shí)，彈簧恢復(fù)原來的狀態(tài)，使得活塞向上移動(dòng)，出液閥門關(guān)閉，進(jìn)液閥門打開，液體從導(dǎo)液管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲(chǔ)液筒。這樣活塞在圓筒中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷地把液體“吸”出瓶外。
（3）如果航天員在太空艙中按壓這種瓶裝洗手液瓶蓋，____擠出洗手液。（選填“能”或“ 不能”）
請(qǐng)根據(jù)上述材料，回答下列問題：
（1）按壓式瓶蓋的工作原理和_______的工作原理相同。 A、活塞式抽水機(jī) B、馬桶 C、微小壓強(qiáng)計(jì) D、汽油機(jī)
（2）洗手液能被“吸”上來是利用了 ;向下按壓后松手時(shí)，液體從導(dǎo)液管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲(chǔ)液筒，是因?yàn)槠恐袣鈮篲_______儲(chǔ)液筒中氣壓。（選填“大于”“小于”或“等于”）
[分析](1)分別從活塞式抽水機(jī)、馬桶、微小壓強(qiáng)計(jì)和汽油機(jī)的原理分析做出判斷;(2)按壓式瓶蓋利用的是大氣壓。（3)液體從導(dǎo)波管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲(chǔ)液筒，是因?yàn)槠恐袣鈮捍笥趦?chǔ)液筒中氣壓;（4）太空艙中有空氣，存在氣壓
5.小明想運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)在家門口建一個(gè)噴泉，并用抽水機(jī)把噴出的水送回到噴水用的貯水容器中.為此他想設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械裝置來帶動(dòng)抽水機(jī).要求:開始用手搖動(dòng)使機(jī)械轉(zhuǎn)起來，以后就靠機(jī)械本身通過內(nèi)部簡(jiǎn)單機(jī)械相互帶動(dòng)，使機(jī)械永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)下去抽水機(jī)就永遠(yuǎn)工作，噴泉也不停地出水.你認(rèn)為他設(shè)想的機(jī)械裝置能實(shí)現(xiàn)嗎 ?
答案：不能，整個(gè)裝置中，由于摩擦等于阻力，有一部分能量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪?，機(jī)械能在減?。?