9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机---2024-2025学年人教2024版物理八年级下册教学同步课件

导入新课（5 分钟）​展示一些生活中与流体有关的现象图片或视频，如：飞机在空中飞行、风吹过窗帘飘动、湍急的河水冲走石头、喷雾器能喷出雾状液体等。引导学生观察这些现象，提问：“在这些现象中，流体的流动与压强之间可能存在怎样的关系呢？” 引发学生思考，激发学生的探究欲望。​介绍流体的概念，液体和气体都具有流动性，统称为流体。从而引出本节课的主题 —— 流体压强与流速的关系。​（二）新课讲授（15 分钟）​探究流体压强与流速的关系​提出问题：引导学生根据生活经验和观察到的现象，思考流体压强与流速之间的关系，提出探究问题 “流体压强与流速之间有怎样的定量关系？”​猜想假设：组织学生分组讨论并进行猜想，学生可能会提出流速越大，压强越大；或者流速越大，压强越小等猜想。​设计实验：介绍实验器材，如两张纸、一个乒乓球、一个漏斗、一个 U 形管压强计、一个吹风机等。引导学生利用这些器材设计实验来探究流体压强与流速的关系。确定实验方案：​实验一：吹纸实验：让学生将两张纸平行放置，然后向两张纸中间吹气，观察两张纸的运动情况。​实验二：乒乓球在漏斗中不掉落实验：将一个乒乓球放在漏斗口，用嘴从漏斗管口向下吹气，同时放开乒乓球，观察乒乓球的运动情况。​实验三：利用 U 形管压强计探究：设计一个装置，让水流或气流通过不同粗细的管道，用 U 形管压强计测量不同位置处的压强，比较流速不同时压强的大小。​进行实验：学生分组进行实验，教师巡视指导，提醒学生注意观察实验现象，准确记录实验数据。如在吹纸实验中，观察两张纸是相互靠近还是远离；在乒乓球实验中，观察乒乓球是否会掉落；在 U 形管压强计实验中，记录不同位置 U 形管两侧液面的高度差。​分析数据：实验结束后，各小组汇报实验现象和数据。引导学生对实验结果进行分析，得出结论：在流体中，流速越大的位置，压强越小；流速越小的位置，压强越大。​（三）跨学科实践：制作简易活塞式抽水机（20 分钟）​实践目标：让学生通过制作简易活塞式抽水机，直观感受大气压强及流体压强知识在实际抽水过程中的应用，培养学生的动手能力和跨学科知识运用能力。​材料准备：透明塑料瓶（带瓶盖）、橡胶管、塑料吸管、止水夹、剪刀、胶带、水。​制作步骤：​制作活塞：将塑料吸管一端用胶带密封，然后在吸管上缠绕一些棉花或海绵，使其能紧密贴合塑料瓶内壁，作为活塞。​组装抽水机：在塑料瓶瓶盖中心处用剪刀剪出一个刚好能插入塑料吸管的小孔，将带有活塞的塑料吸管穿过瓶盖小孔，确保密封良好。把橡胶管一端连接在塑料吸管上，另一端放入水中，在橡胶管靠近塑料瓶一端安装止水夹。​原理分析：当向上拉动活塞（塑料吸管）时，塑料瓶内空气体积增大，压强减小，小于外界大气压，在外界大气压的作用下，水被压入橡胶管和塑料瓶内；当向下推动活塞时，止水夹关闭，水被挤压在塑料瓶内，再次向上拉动活塞时，水又被吸入，如此反复，实现抽水。这里运用了大气压强的知识，同时涉及到流体（水）在压强差作用下的流动。​小组合作与问题解决：学生分组进行制作，在制作过程中鼓励学生相互协作，共同解决遇到的问题，如活塞密封不严、橡胶管连接不紧密导致漏水等问题。教师巡视指导，适时给予帮助和引导。​（四）流体压强与流速关系的应用（10 分钟）​飞机升力的产生：展示飞机机翼的模型和图片，讲解飞机机翼的形状特点，上表面是弯曲的，下表面比较平。当飞机飞行时，机翼上方空气流速大，压强小；机翼下方空气流速小，压强大。这样机翼上下表面就存在压力差，这个压力差就是使飞机上升的升力。通过动画演示或模拟实验，让学生更直观地理解飞机升力产生的原理。​生活中的其他应用：组织学生讨论生活中还有哪些现象利用了流体压强与流速的关系，如火车站台设置活塞式抽水机在日常生活中使用时的场景活塞式抽水机的工作原理 提起活塞，阀门 A 关闭，低处的水受到大气压的作用推开阀门 B 进入圆筒。① 吸水： 压下活塞，阀门 B 关闭，活塞下面的水冲开阀门 A 进入圆筒上部。② 取水： 再次提起活塞时，阀门 A 关闭，水从侧管流出，与此同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门 B 而进入圆筒。③ 出水：活塞式抽水机的工作原理点击画面播放任务一、了解活塞式抽水机的结构及工作原理抽水机的工作过程大气压强：大气压强是抽水机工作的基础，即大气压能够支持一定高度的水柱。气体压强与体积的关系：气体压强随体积变化而变化，当活塞向上移动时，缸内气体体积增大，压强减小，从而允许水被压入；当活塞向下移动时，缸内气体体积减小，压强增大，将水推出。单向阀门的原理：单向阀门控制水流方向，确保水在活塞上升时进入缸内，在活塞下降时不回流。任务二、设计简易活塞式抽水机思考设计活塞式抽水机的关键问题(1)制作抽水机的圆筒时，应选择什么样的饮料瓶?应从密封性的角度分析选材的要求；应选择质地较硬的瓶子。(2)活塞选择塑料或橡胶为材料。方便剪裁和打孔，同时便于密封。(3)选择一根吸管作为出水口。如何制作圆筒、活塞、单向阀门、出水口等？任务二、设计简易活塞式抽水机请提出自己的符合科学道理的改进意见和建议。1. 制作阀门B（进水阀）任务三、制作简易活塞式抽水机2. 制作阀门A（活塞）任务三、制作简易活塞式抽水机3. 制作圆筒任务三、制作简易活塞式抽水机4. 组装任务三、制作简易活塞式抽水机将阀门B、阀门A依次放入圆筒中，一个简易活塞式抽水机就制作完成了。5. 测试与调整将整个装置装满水，注意水位应低于出水口。上下移动活塞杆，观察水是否能通过阀门Ａ被有效吸入并排出。如果发现有漏水或回流现象，检查各连接处的密封性和单向阀门的工作效果，并进行必要的调整。6. 展示与交流一旦测试成功，说明简易活塞式抽水机就制作完成了。将抽水机的进水管插入盛水的大杯子中。观察水被不断抽出的过程，注意观察活塞上下运动时，阀门A的开启和关闭情况。 能用大气压的原理，阐述活塞式抽水机整个工作过程。任务三、制作简易活塞式抽水机1. 如图的活塞式抽水机是利用__________来工作的。当圆筒下部（即阀门 B 以上）充满水，活塞向下移动时，阀门 A___________（选填 “打开”或“关闭”，下空同），阀门 B__________。大气压打开关闭2. 如图所示，洗手液瓶中有个按压式吸液结构。向下按压时，活塞向下移动，弹簧被压缩使得进液阀门关闭，出液阀门打开，储液筒里的液体从出液管流出瓶外；松开时，弹簧恢复原状带动活塞向上移动，出液阀门关闭，进液阀门打开，液体从导液管通过进液阀门进入储液筒。活塞上下往复运动，便能不断把液体“吸”出瓶外。（1）该吸液结构的工作原理和________的工作原理相同。A. 活塞式抽水机 B. 船闸 C. 压强计（2）按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入储液筒，这是因为瓶中气压__________（选填“大于”“小于”或“等于”）储液筒中气压。A大于（3）如果航天员在空间站中按压这种洗手液瓶盖， __________（选填“能”或“不能”）挤出洗手液。能活塞式抽水机结构工作原理① 吸水② 取水③ 出水制作1.从课后习题中选取；2.完成练习册本课时的习题。