資源簡介

(共19張PPT)
第九章 壓強
第4節(jié) 跨學科實踐：自制活塞式抽水機
第4節(jié)
跨學科實踐：自制活塞式抽水機
學習目標
01
理解活塞式抽水機的工作原理，掌握大氣壓和壓強差的應用。
02
在制作過程中，學生需要進行觀察、分析推理和創(chuàng)新，培養(yǎng)科學思維能力。
03
學生通過動手實踐，體驗科學探究的過程，掌握實驗設計和操作的方法。
04
通過項目學習，培養(yǎng)學生主動獲取知識的能力，激發(fā)學生的學習興趣和對科學的求知欲望，使生樂于探索自然現象和日常生活中的物理學道理。
項目背景
一
水是生命之源，但在一些地區(qū)，水資源匱乏，需要借助抽水機將水從低處輸送到高處。
抽水機的工作原理涉及大氣壓強、壓強差、連通器原理等物理知識，是初中物理學習的重要內容。
項目背景
一
中國抽水車的發(fā)展歷史源遠流長，從古代的水車到現代的抽水機，經歷了漫長的技術演進。在古代，中國勞動人民發(fā)明了水車，這是一種利用人力、畜力或水力驅動的提水工具。水車的出現極大地提高了灌溉效率，促進了農業(yè)的發(fā)展。水車的種類繁多，包括畜力水車、水力水車和風力水車等。到了宋朝，活塞式抽水機的雛形開始出現。這種抽水機利用活塞在氣缸內往復運動，通過閥門控制實現水的提升。活塞式抽水機的出現，標志著中國抽水技術的一大飛躍。明清時期，活塞式抽水機得到了進一步的發(fā)展和完善。在這一時期，出現了利用蒸汽機驅動的抽水機，這在一定程度上預示了現代工業(yè)抽水設備的誕生。進入20世紀，隨著工業(yè)革命的推進，抽水技術得到了飛速發(fā)展。現代抽水機種類繁多，包括離心泵、潛水泵、螺桿泵等，廣泛應用于農業(yè)灌溉、城市供水、工業(yè)生產等多個領域。
從古代的水車到現代的抽水機，中國抽水技術的發(fā)展歷程充分展示了勞動人民的智慧和創(chuàng)新精神。活塞式抽水機作為這一發(fā)展過程中的重要里程碑，為現代抽水設備的誕生奠定了堅實的基礎。
項目意義
二
思政意義
1.科技與文化的結合：通過中國抽水技術的發(fā)展歷程，增強文化自信和創(chuàng)新意識。
2.責任感與使命感：學習古人在水資源管理中的智慧，激發(fā)學生保護水資源、飲水思源的社會責任感。
教育意義
1.跨學科實踐：將物理知識與歷史、文化結合，提升學生的綜合素養(yǎng)。
2.團隊合作：通過小組合作制作抽水機，培養(yǎng)學生的協(xié)作精神和溝通能力。
項目提出
三
我國古人很早就開始認識和應用大氣壓了。我國戰(zhàn)國時期的青銅汲酒器。將其放入酒中時，汲酒器和酒缸就構成了一個連通器，酒水由底部的圓孔流進汲酒器內，用拇指壓住孔并向上提起，在大氣壓的作用下酒水不會從底部孔流出;松開拇指，在 重力的作用下酒水便會緩緩流下。
古代人如何利用簡單的工具實現抽水？這些工具的原理是什么？
項目提出
三
在生產生活中，人們常用抽水機將水從低處抽到高處。其中有一種活塞式抽水機，利用人力反復提壓手柄就可以抽水。那么活塞式抽水機是如何將水從低處抽到高處的？這節(jié)課我們就一起制作一臺簡易活塞式抽水機。
項目分析
四
任務1 了解活塞式抽水機的工作原理
任務2 設計活塞式抽水機
任務3 制作活塞式抽水機
項目分析
四
任務1 了解活塞式抽水機的工作原理
取一個注射器，把針頭插到裝有水的盆中，向上拉動活塞，就能看到水從低處升到高處。如果向下壓活塞，水就會被壓回盆中。怎樣才能不斷地將水提升到高處呢？
項目分析
四
1. 活塞式抽水機的結構
如圖所示，活塞式抽水機主要由圓筒、活塞、兩個只能向上開啟的閥門（A、B）、出水管等組成。
項目分析
四
提起活塞，閥門 A 關閉，低處的水受到大氣壓的作用推開閥門 B 進入圓筒。
① 吸水：
壓下活塞，閥門 B 關閉，活塞下面的水沖開閥門 A 進入圓筒上部。
② 取水：
再次提起活塞時，閥門 A 關閉，水從側管流出，與此同時，低處的水又在大氣壓的作用下推開閥門 B 而進入圓筒。
③ 出水：
2. 活塞式抽水機的工作原理
項目分析
四
任務2 設計活塞式抽水機
1.材料準備和工具選擇：
主體結構：用來裝洗滌液的空瓶子作為泵筒；木棍或金屬桿（作為活塞推桿）。
閥門系統(tǒng)：塑料片或橡膠片（制作單向閥）；小螺絲或膠水（固定閥門）。
其他：吸水管（軟管，長度根據需要）、出水口（硬質管或軟管）、密封膠（防止漏氣）。
2.設計泵體結構：泵筒豎直放置，底部連接吸水管，頂部側方開孔連接出水管；活塞推桿從泵筒頂部插入，底部安裝進水閥，側方安裝出水閥。
3.制作活塞組件并測試活塞在泵筒內的滑動是否順暢且密封良好（可涂抹少量潤滑油）。
項目分析
四
任務2 設計活塞式抽水機
5. 組裝與密封測試
用膠水或熱熔膠密封所有接口，確保無漏氣。
將吸水管浸入水中，快速拉動活塞推桿，觀察是否出水。
進水閥（泵筒底部）：在泵筒底部開孔，插入吸水管并密封；把玻璃球放到瓶子里形成“重力閥”（水可進入泵筒，但無法倒流）。
出水閥（泵筒側方）：在泵筒側壁頂部開孔，連接出水管；在泵筒內側用膠水固定塑料片，僅允許水向外推出。
4.安裝單向閥門
項目分析
四
任務3 制作活塞式抽水機
各組根據設計的方案，選擇合適的材料，完成制作。
制作過程中要注意安全，合理使用工具。
項目實施
五
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。
項目實施
五
①圓筒和活塞：剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機的圓筒。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徑相吻合。
②出水口和進水口：如圖，在瓶子的側壁上打一個出水口，插上一段塑料管作為出水管。在瓶蓋上挖一個洞，將其作為進水口。
③閥門：如圖所示，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。
項目實施
五
制作過程的視頻
展示與評價
六
對抽水機進行展示及評價!
謝 謝 大 家 ！

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