初中物理人教版（2024）八年级下册（2024）第九章 压强第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机优秀教学课件ppt

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1. 通过制作简易活塞式抽水机，让学生深入理解大气压强的概念和作用。（物理观念）2. 在制作过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。（科学思维）3. 学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。（科学探究）4. 培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。（科学态度与责任）
在生产生活中，人们常将水从低处抽到高处，方法和工具有很多种。其中有一种活塞式抽水机，利用人力反复提压手柄就可以抽水。活塞式抽水机蕴含着丰富的科学知识。
本节课，我们通过制作简易活塞式抽水机一起来探究其原理。
要制作简易活塞式抽水机，我们需要完成以下任务。1.了解活塞式抽水机的结构及工作原理。2.设计一台简易活塞式抽水机。3.选择材料，完成制作。
取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞。
用注射器不能连续不断地将水提升到高处，但是活塞式抽水机能连续不断地讲水提到高处。
杯中的水由低处被吸到高处。
吸水时，筒内气压变小，水在外界大气压的作用下被压入筒中，即水从低处升到高处。
1. 注射器的工作原理
一、活塞式抽水机的工作原理
2. 活塞式抽水机的工作原理
（1）圆筒：抽水机的主体部分,为活塞上下移动提供了空间.（2）活塞：跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，（3）单向阀：只能向上开启的阀门,当活塞向下移动时,阀门B关闭、阀门A打开;当活塞向上移动时,阀门A关闭,阀门B打开。（4）把手和支点：控制活塞的移动。
甲图：提起活塞时，阀门    关闭，大气压迫使水推开阀门   ，进入圆筒；
乙图：压下活塞时，阀门B  ，活塞下面的水推开阀门   ，涌入活塞上面；
丙图：再提起活塞时，阀门   关闭，它上面的水从出水口流出，   迫使水推开阀门B，水就进入圆筒。
动画讲解——《活塞式抽水机的工作原理》
大头针、粘合剂等,用于固定和连接各个部件,完善抽水机的整体结构和确保功能的稳定性。
选用硬塑料圆管作为机体材料,塑料轻便且耐用
可以使用橡皮塞或者塑料片制作,从而能够保证与筒壁紧密接触，且活塞在筒内上下滑动时,能够有效地控制液体的进出
可以使用细塑料管,塑料管易获取且成本较低,同时具有良好的耐用性和易加工性
二、活塞式抽水机的设计与选材
材料准备：两个针筒注射器、小刀、胶水、小钢锯等小工具
视频演示——《如何制作活塞式抽水机》
四、活塞式抽水机提升水的最大高度
(1)材料选择： 使用轻质、强度高的材料制作圆筒,能减轻整体重量,便于操作。同时制作圆筒的材料如果是透明的效果更好,以便演示时可观察到其内部情况。
五、活塞式抽水机的优化方案
(2)结构改进：①增强密封性：活塞与圆筒之间的密封好坏是抽水机制作成功与否的关键.可以采用高质量的密封圈来减少漏水,提高抽水效率.同时确保所有连接部位尽量紧密,以减少空气进入.②活塞设计：应考虑到其上下运动的顺畅性,优化形状和表面处理,使其更光滑,减少摩擦力.③进水管和出水管的设计应便于连接和使用，同时保证水流的畅通无阻。
(3)操作方法： 在使用抽水机时,应确保进水管口浸在水中的深度足够,以保证吸水效果.活塞的上下运动应保持稳定和匀速,避免过快或过慢,以维持稳定的抽水效率。
【典例1】如图所示为活塞式抽水机的工作原理示意图。如图甲，提起活塞时，阀门A关闭，低处的水在       作用下推开阀门B，进入圆筒；如图乙，压下活塞时，阀门B关闭，活塞下面的水推开阀门       ，涌入活塞上面；如图丙，再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门       关闭，水从出水口流出。
[2]当压下活塞时，阀门B受水的压力而关闭，水不能向下流，于是在水的压力作用下，水冲开阀门A进入圆筒的上部。
【详解】[1]使用时，若提起活塞，活塞下面的空气由于容积变大变得稀薄，则筒内的气压将变小，小于外界的大气压。阀门A受到向下的大气压的作用而关闭，低处的水受到向上的大气压的作用推开阀门B进入圆筒。
[3]再提起活塞时，活塞上面的水使阀门A关闭，水被活塞提起，从出水口中流出来。
【典例2】如图所示为鱼缸中的电动过滤增氧泵的原理图，电动机带动水泵的叶轮旋转把水从进水口吸入，从喷水口中快速喷出，空气就会从进气管进入水中，随水流一起从出水口流出。下列说法正确的是（　　）
A．水从进水口吸入水泵，主要利用了大气压B．出水口排出的气泡，在水中上升时体积逐渐变小C．喷水口越狭窄，进气管底端的压强就越小D．水从水泵中快速甩出来，说明力改变了物体的运动状态
【详解】A．当水泵工作时，泵内气压小于外界大气压，水在外界大气压的作用下被压入水泵内，主要是利用大气压来工作的，故A正确；
B．出水口排出的气泡，在水中上升时，深度变小，受到水的压强变小，气泡内部压强大于外部压强，所以，体积变大，故B错误；
C．喷水口越狭窄，流速越大，压强越小，所以进气管底端的压强就越小，外界大气压就会将更多的空气压入到出水管中，故C正确；
D．水从水泵中快速甩出来，水在力的作用下，运动状态发生变化，说明力改变了物体的运动状态，故D正确。
1．如图，用一个装水的瓶子倒插入装少量水的容器中，瓶口与底部留有间隙，当鸡喝掉容器中的水，且瓶口露出水面时，水又会自动流出，保证了给鸡供水。关于这个装置原理说法正确的是（　　）
A．如瓶子顶部破损，水会从破口处喷出B．水稳定后，瓶内气压小于瓶外大气压C．当瓶口露出水面时，空气进入瓶内，瓶内气压增大D．外界大气压突然降低，容器中的水会被“吸”入瓶内
【详解】A．如瓶子顶部破损，由于外界大气压大于瓶内大气压，则水面下降，直至与容器液面相平，故A错误；B．当水面刚好封住瓶口时，瓶内气体压强与液体压强之和等于外界大气压时，水停止流出，此时瓶内气压小于瓶外大气压，故B正确；C．当瓶口露出水面时，空气通过瓶口进入瓶内，使瓶内气体压强与液体压强之和大于外界大气压，水从瓶内流出，故C正确；D．如果大气压降低，瓶内的水面将下降，大气压升高，才会将水压回去，故D错误.故选BC。
2．如图，注射器的针头做得很尖，是为了       （选填“增大”或“减小”）压强，便于进行肌肉注射；注射前，医生将注射器活塞推至注射器筒底部，这样做是为了利用       把药液压入注射器内。
[2]注射前，医生将注射器活塞推至注射器筒底部，排出了筒内的气体，减少了筒内气体压强，外界大气压就可以把药液压入针筒，因此这样做是为了利用大气压强把药液压入注射器内。
4．“无动力”抽水——虹吸抽水在生活中应用非常广泛“无动力”抽水并不是真正无动力，虹吸抽水时主要是 （选填“重力”或“大气压力”）充当动力。如图所示，在甲、乙、丙、丁四个装置中的玻璃管内灌满水，一端插入盛满水的大烧杯内，另一端用手按住管口，放手后，能把水虹吸到空烧杯的是 ，最后两杯液面保持相平的是 。（均选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）
5．洗手液瓶中有个按压式吸液结构，它由图中的结构组成，使用的时候，通过手向下按压，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；当手松开时，弹簧恢复原来的自然状态使得活塞向上移动，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到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体“吸”出瓶外。
（1）按压式瓶盖的工作原理和 的工作原理相同；（填序号）A．活塞式抽水机    B．马桶    C．微小压强计（2）洗手液能被“吸”上来是利用了 ；（3）向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒，是因为瓶中气压 储液筒中气压；（选填“大于”“小于”或“等于”）（4）如果宇航员在太空舱中按压这种洗手液瓶盖， 挤出洗手液（选填“能”或“不能”）。
瓶内压强与大气压之间的气压差
6．如图（a）所示小明将两个相同形状大小的轻质塑料杯套叠在一起后，一只手固定杯2，另一只手向下拉动杯1一小段距离后放手，发现杯1被吸了回去。为探明原因小明做了如下实验：用注射器密封一段空气柱，保证其温度不变，注射器底部与数字气压计相连，装置如图（b）所示。竖直向上拉活塞来增大气体的体积，记录的实验数据如下表。
(1)分析上表中数据，可得初步结论：密闭的气体温度不变时，气体压强 ；(2)假设两杯刚套叠时，两杯间空气的压强与大气压强相同，且可视作密闭空气。请根据上述信息及所学知识，分析并解释“杯1被吸了回去”的原因 。
7．请根据活塞式抽水机的示意图，说明它的工作原理．如图所示．甲图中，提起活塞时，阀门A关闭，管外的水在 的作用下推开阀门 ，进入圆筒．乙图中，压下活塞时，阀门B关闭，同时圆筒中活塞下方的水推开阀门 涌到活塞上方．丙图中，再次提起活塞时，圆筒中活塞上方的水从出水管流出．如此往复，就能把水抽上来了．