資源簡介

(共24張PPT)
第4節(jié) 跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡易活塞式抽水機(jī)
第九章 壓強(qiáng)
1.知道活塞式抽水機(jī)工作原理。
2.學(xué)會制作簡易的活塞式抽水機(jī)。
對于很多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，為了方便飲水，很多農(nóng)戶都會在院子的合適地方打一口井，并安裝一臺活塞式抽水機(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。
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)我們就自己動手制作一臺簡易活塞式抽水機(jī)。
項(xiàng)目提出
要制作簡易活塞式抽水機(jī)，需要了解抽水機(jī)
（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。
項(xiàng)目分析
（2）了解活塞式抽水機(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。我們自制的簡易活塞式抽水機(jī)就是根據(jù)此原理制作的。
使用時，若提起活塞，閥門A受到大氣壓的作用而關(guān)閉，活塞的下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓。于是，低處的水受到大氣壓的作用推開閥門B進(jìn)入圓筒（圖甲）
當(dāng)壓下活塞時，閥門B被水壓下而關(guān)閉，水受阻不能向下流動，于是沖開閥門A進(jìn)入圓筒的上部（圖乙）；
再提起活塞時，活塞上面的水迫使閥門A關(guān)閉，水從出水管流出。與此同時，低處的水又在大氣壓的作用下推開閥門B而進(jìn)入圓筒（圖丙）。
這樣，活塞不停地上下移動，水就從管口連續(xù)不斷地流出。
1.準(zhǔn)備材料：一個用來裝洗滌液的空瓶子，一根筷子，一塊塑料片，一個玻璃球，一塊橡皮膏，一根塑料管。
項(xiàng)目實(shí)施
（1）如圖所示，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）在瓶子的側(cè)壁上打一個出水口，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。
2.開始制作
（3）在活塞上打兩個孔A、B，中間的孔A用來固定筷子。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，作為一個閥門。把玻璃球放到瓶子里作為另一個閥門。
（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，上下拉動活塞，抽水機(jī)就會把水抽上來。
視頻演示——《自制活塞式抽水機(jī)》
1.用制作好的抽水機(jī)抽水。比一比哪個小組制作的抽水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)得更流暢。
2.講解抽水機(jī)各部件的作用，并說明選擇材料時的想法。說一說，它們是怎樣實(shí)現(xiàn)抽水機(jī)的功能的 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、選材上提出優(yōu)化方案，制作一個更好的抽水機(jī)嗎
展示交流
活塞式抽水機(jī)提升水的最大高度
活塞式抽水機(jī)是利用大氣壓將水抽上來的，因此當(dāng)水壓與大氣壓相等時，水的高度無法再次提升，根據(jù)p=ρgh可知，提升水的最大高度為：
在實(shí)際的使用中，活塞式飲水機(jī)常因密封程度不好等原因，提水高度達(dá)不到10.3m。
如何改進(jìn)活塞式抽水機(jī)呢？
活塞式抽水機(jī)的改進(jìn)
材料選擇：
使用輕質(zhì)、強(qiáng)度高的材料制作圓筒，能減輕抽水機(jī)整體重量，便于操作。同時制作圓筒時使用透明材料可以在演示時更方便地觀察到其內(nèi)部情況。
密封性增強(qiáng)：
可以采用高質(zhì)量的密封圈來替代；在實(shí)際的生活中，使用活塞式抽水機(jī)前常向圓筒內(nèi)加一瓢水以增強(qiáng)密封性；確保各處連接盡量緊密，以減少空氣進(jìn)入。
活塞式抽水機(jī)的改進(jìn)
活塞式抽水機(jī)的改進(jìn)
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。
開拓視野： 離心抽水機(jī)
抽水機(jī)在啟動前，先往泵殼內(nèi)灌滿水，排出泵殼內(nèi)的空氣，當(dāng)啟動后，葉輪在電動機(jī)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，泵殼里的水也隨葉輪高速旋轉(zhuǎn)，同時被甩入出水管中，這時葉輪附近的壓強(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。
抽水機(jī)理論能提升的水的高度約為10.3m
原理：大氣壓強(qiáng)
活塞式抽水機(jī)的結(jié)構(gòu)
材料的準(zhǔn)備與選擇
制作步驟
簡易活塞式抽水機(jī)的改進(jìn)方式
制作簡易活塞式抽水機(jī)
工作原理
活塞式抽水機(jī)的制作
展示與交流
1．常見的活塞式抽水機(jī)。圖中表示了它的工作原理：當(dāng)提起活塞時，閥門B關(guān)閉，大氣壓迫使水推開閥門 進(jìn)入圓筒；壓下活塞時，閥門A關(guān)閉，水不能往下流就推開閥門 進(jìn)到活塞上方；再提起活塞，閥門A打開，閥門B關(guān)閉，外界的水又進(jìn)入活塞下部的圓筒內(nèi)，活塞上部的水則流了出來。（均選填“A”或“B”）
A
B
2. 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。
大氣壓
A
A
3.出土于戰(zhàn)國時期墓葬的竹節(jié)柄銅汲酒器，是我國目前發(fā)現(xiàn)的最早利用大氣壓原理的青銅器，比馬德堡半球?qū)嶒?yàn)早了近兩千年，如圖11 是該汲酒器取酒過程的示意圖，長柄上端與球形底部各開一小孔a、b。
解析：當(dāng)將汲酒器插入酒缸中時，汲酒器和酒缸就構(gòu)成了一個連通器；汲酒器中裝有酒水后，用拇指輕輕壓住方孔a 并向上提起汲酒器，汲進(jìn)之酒毫無滴灑，這是由于大氣壓的作用；重力方向是豎直向下的，因此松開拇指，酒在重力的作用下會緩緩流出。

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