1. 通過制作簡易活塞式抽水機(jī)，讓學(xué)生深入理解大氣壓強(qiáng)的概念和作用。（物理觀念）2. 在制作過程中，學(xué)生需要進(jìn)行觀察、分析、推理和創(chuàng)新，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。（科學(xué)思維）3. 學(xué)生通過動手實(shí)踐，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的方法。（科學(xué)探究）4. 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神，以及運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的責(zé)任感。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）
在生產(chǎn)生活中，人們常將水從低處抽到高處，方法和工具有很多種。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?；钊匠樗畽C(jī)蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識。
本節(jié)課，我們通過制作簡易活塞式抽水機(jī)一起來探究其原理。
要制作簡易活塞式抽水機(jī)，我們需要完成以下任務(wù)。1.了解活塞式抽水機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理。2.設(shè)計(jì)一臺簡易活塞式抽水機(jī)。3.選擇材料，完成制作。
取一個注射器，把針頭插到裝有水的盆中，向上拉動活塞。
用注射器不能連續(xù)不斷地將水提升到高處，但是活塞式抽水機(jī)能連續(xù)不斷地講水提到高處。
杯中的水由低處被吸到高處。
吸水時，筒內(nèi)氣壓變小，水在外界大氣壓的作用下被壓入筒中，即水從低處升到高處。
1. 注射器的工作原理
一、活塞式抽水機(jī)的工作原理
2. 活塞式抽水機(jī)的工作原理
（1）圓筒：抽水機(jī)的主體部分,為活塞上下移動提供了空間.（2）活塞：跟筒壁緊密接觸同時又可以上下移動，（3）單向閥：只能向上開啟的閥門,當(dāng)活塞向下移動時,閥門B關(guān)閉、閥門A打開;當(dāng)活塞向上移動時,閥門A關(guān)閉,閥門B打開。（4）把手和支點(diǎn)：控制活塞的移動。
甲圖：提起活塞時，閥門????關(guān)閉，大氣壓迫使水推開閥門? ?，進(jìn)入圓筒；
乙圖：壓下活塞時，閥門B? ，活塞下面的水推開閥門? ?，涌入活塞上面；
丙圖：再提起活塞時，閥門? ?關(guān)閉，它上面的水從出水口流出，? ?迫使水推開閥門B，水就進(jìn)入圓筒。
動畫講解——《活塞式抽水機(jī)的工作原理》
大頭針、粘合劑等,用于固定和連接各個部件,完善抽水機(jī)的整體結(jié)構(gòu)和確保功能的穩(wěn)定性。
選用硬塑料圓管作為機(jī)體材料,塑料輕便且耐用
可以使用橡皮塞或者塑料片制作,從而能夠保證與筒壁緊密接觸，且活塞在筒內(nèi)上下滑動時,能夠有效地控制液體的進(jìn)出
可以使用細(xì)塑料管,塑料管易獲取且成本較低,同時具有良好的耐用性和易加工性
二、活塞式抽水機(jī)的設(shè)計(jì)與選材
材料準(zhǔn)備：兩個針筒注射器、小刀、膠水、小鋼鋸等小工具
視頻演示——《如何制作活塞式抽水機(jī)》
四、活塞式抽水機(jī)提升水的最大高度
(1)材料選擇： 使用輕質(zhì)、強(qiáng)度高的材料制作圓筒,能減輕整體重量,便于操作。同時制作圓筒的材料如果是透明的效果更好,以便演示時可觀察到其內(nèi)部情況。
五、活塞式抽水機(jī)的優(yōu)化方案
(2)結(jié)構(gòu)改進(jìn)：①增強(qiáng)密封性：活塞與圓筒之間的密封好壞是抽水機(jī)制作成功與否的關(guān)鍵.可以采用高質(zhì)量的密封圈來減少漏水,提高抽水效率.同時確保所有連接部位盡量緊密,以減少空氣進(jìn)入.②活塞設(shè)計(jì)：應(yīng)考慮到其上下運(yùn)動的順暢性,優(yōu)化形狀和表面處理,使其更光滑,減少摩擦力.③進(jìn)水管和出水管的設(shè)計(jì)應(yīng)便于連接和使用，同時保證水流的暢通無阻。
(3)操作方法： 在使用抽水機(jī)時,應(yīng)確保進(jìn)水管口浸在水中的深度足夠,以保證吸水效果.活塞的上下運(yùn)動應(yīng)保持穩(wěn)定和勻速,避免過快或過慢,以維持穩(wěn)定的抽水效率。
【典例1】如圖所示為活塞式抽水機(jī)的工作原理示意圖。如圖甲，提起活塞時，閥門A關(guān)閉，低處的水在??? ???作用下推開閥門B，進(jìn)入圓筒；如圖乙，壓下活塞時，閥門B關(guān)閉，活塞下面的水推開閥門?? ????，涌入活塞上面；如圖丙，再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門???? ??關(guān)閉，水從出水口流出。
[2]當(dāng)壓下活塞時，閥門B受水的壓力而關(guān)閉，水不能向下流，于是在水的壓力作用下，水沖開閥門A進(jìn)入圓筒的上部。
【詳解】[1]使用時，若提起活塞，活塞下面的空氣由于容積變大變得稀薄，則筒內(nèi)的氣壓將變小，小于外界的大氣壓。閥門A受到向下的大氣壓的作用而關(guān)閉，低處的水受到向上的大氣壓的作用推開閥門B進(jìn)入圓筒。
[3]再提起活塞時，活塞上面的水使閥門A關(guān)閉，水被活塞提起，從出水口中流出來。
【典例2】如圖所示為魚缸中的電動過濾增氧泵的原理圖，電動機(jī)帶動水泵的葉輪旋轉(zhuǎn)把水從進(jìn)水口吸入，從噴水口中快速噴出，空氣就會從進(jìn)氣管進(jìn)入水中，隨水流一起從出水口流出。下列說法正確的是（　?。?br/>A．水從進(jìn)水口吸入水泵，主要利用了大氣壓B．出水口排出的氣泡，在水中上升時體積逐漸變小C．噴水口越狹窄，進(jìn)氣管底端的壓強(qiáng)就越小D．水從水泵中快速甩出來，說明力改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)
【詳解】A．當(dāng)水泵工作時，泵內(nèi)氣壓小于外界大氣壓，水在外界大氣壓的作用下被壓入水泵內(nèi)，主要是利用大氣壓來工作的，故A正確；
B．出水口排出的氣泡，在水中上升時，深度變小，受到水的壓強(qiáng)變小，氣泡內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部壓強(qiáng)，所以，體積變大，故B錯誤；
C．噴水口越狹窄，流速越大，壓強(qiáng)越小，所以進(jìn)氣管底端的壓強(qiáng)就越小，外界大氣壓就會將更多的空氣壓入到出水管中，故C正確；
D．水從水泵中快速甩出來，水在力的作用下，運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，說明力改變了物體的運(yùn)動狀態(tài)，故D正確。
1．如圖，用一個裝水的瓶子倒插入裝少量水的容器中，瓶口與底部留有間隙，當(dāng)雞喝掉容器中的水，且瓶口露出水面時，水又會自動流出，保證了給雞供水。關(guān)于這個裝置原理說法正確的是（　?。?br/>A．如瓶子頂部破損，水會從破口處噴出B．水穩(wěn)定后，瓶內(nèi)氣壓小于瓶外大氣壓C．當(dāng)瓶口露出水面時，空氣進(jìn)入瓶內(nèi)，瓶內(nèi)氣壓增大D．外界大氣壓突然降低，容器中的水會被“吸”入瓶內(nèi)
【詳解】A．如瓶子頂部破損，由于外界大氣壓大于瓶內(nèi)大氣壓，則水面下降，直至與容器液面相平，故A錯誤；B．當(dāng)水面剛好封住瓶口時，瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)之和等于外界大氣壓時，水停止流出，此時瓶內(nèi)氣壓小于瓶外大氣壓，故B正確；C．當(dāng)瓶口露出水面時，空氣通過瓶口進(jìn)入瓶內(nèi)，使瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)與液體壓強(qiáng)之和大于外界大氣壓，水從瓶內(nèi)流出，故C正確；D．如果大氣壓降低，瓶內(nèi)的水面將下降，大氣壓升高，才會將水壓回去，故D錯誤.故選BC。
2．如圖，注射器的針頭做得很尖，是為了?? ????（選填“增大”或“減小”）壓強(qiáng)，便于進(jìn)行肌肉注射；注射前，醫(yī)生將注射器活塞推至注射器筒底部，這樣做是為了利用???? ??把藥液壓入注射器內(nèi)。
[2]注射前，醫(yī)生將注射器活塞推至注射器筒底部，排出了筒內(nèi)的氣體，減少了筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)，外界大氣壓就可以把藥液壓入針筒，因此這樣做是為了利用大氣壓強(qiáng)把藥液壓入注射器內(nèi)。
4．“無動力”抽水——虹吸抽水在生活中應(yīng)用非常廣泛“無動力”抽水并不是真正無動力，虹吸抽水時主要是 （選填“重力”或“大氣壓力”）充當(dāng)動力。如圖所示，在甲、乙、丙、丁四個裝置中的玻璃管內(nèi)灌滿水，一端插入盛滿水的大燒杯內(nèi)，另一端用手按住管口，放手后，能把水虹吸到空燒杯的是 ，最后兩杯液面保持相平的是 。（均選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
5．洗手液瓶中有個按壓式吸液結(jié)構(gòu)，它由圖中的結(jié)構(gòu)組成，使用的時候，通過手向下按壓，活塞向下移動，彈簧被壓縮使得進(jìn)液閥門關(guān)閉，出液閥門打開，儲液筒里的液體從出液管流出瓶外；當(dāng)手松開時，彈簧恢復(fù)原來的自然狀態(tài)使得活塞向上移動，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)入到儲液筒。這樣活塞在圓筒中上下往復(fù)運(yùn)動，不斷地把液體“吸”出瓶外。
（1）按壓式瓶蓋的工作原理和 的工作原理相同；（填序號）A．活塞式抽水機(jī)????B．馬桶????C．微小壓強(qiáng)計(jì)（2）洗手液能被“吸”上來是利用了 ；（3）向下按壓后松手時，液體從導(dǎo)液管通過進(jìn)液閥門進(jìn)入到儲液筒，是因?yàn)槠恐袣鈮? 儲液筒中氣壓；（選填“大于”“小于”或“等于”）（4）如果宇航員在太空艙中按壓這種洗手液瓶蓋， 擠出洗手液（選填“能”或“不能”）。
瓶內(nèi)壓強(qiáng)與大氣壓之間的氣壓差
6．如圖（a）所示小明將兩個相同形狀大小的輕質(zhì)塑料杯套疊在一起后，一只手固定杯2，另一只手向下拉動杯1一小段距離后放手，發(fā)現(xiàn)杯1被吸了回去。為探明原因小明做了如下實(shí)驗(yàn)：用注射器密封一段空氣柱，保證其溫度不變，注射器底部與數(shù)字氣壓計(jì)相連，裝置如圖（b）所示。豎直向上拉活塞來增大氣體的體積，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。
(1)分析上表中數(shù)據(jù)，可得初步結(jié)論：密閉的氣體溫度不變時，氣體壓強(qiáng) ；(2)假設(shè)兩杯剛套疊時，兩杯間空氣的壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)相同，且可視作密閉空氣。請根據(jù)上述信息及所學(xué)知識，分析并解釋“杯1被吸了回去”的原因 。
7．請根據(jù)活塞式抽水機(jī)的示意圖，說明它的工作原理．如圖所示．甲圖中，提起活塞時，閥門A關(guān)閉，管外的水在 的作用下推開閥門 ，進(jìn)入圓筒．乙圖中，壓下活塞時，閥門B關(guān)閉，同時圓筒中活塞下方的水推開閥門 涌到活塞上方．丙圖中，再次提起活塞時，圓筒中活塞上方的水從出水管流出．如此往復(fù)，就能把水抽上來了．

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版本： 人教版（2024）

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