文档内容
9.4 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 （导学案）
【学习目标】
1. 能理解活塞抽水机的工作原理，掌握简易活塞抽水机的制作方法，并了解大气压强在其中的应用。
2. 通过动手制作、测试与调整的过程，培养学生的实践操作能力、问题解决能力和团队合作精神。
3. 激发学生对科学探索的兴趣，培养其创新思维和环保意识，通过跨学科融合体验知识的综合运用。
【学习重点】活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。
【学习难点】活塞式抽水机的工作原理；制作活塞式抽水机。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
活塞式抽水机工作时，活塞向上移动 阀门关闭，水在 的作用下冲开 阀门，
流入圆筒。活塞向下移动时， 阀门关闭， 阀门在液体压强的作用下被冲开，水流到活塞上
部。如此反复，水便可从出水管流出。
【答案】 A 大气压 B B A
【详解】提起活塞A门关闭，大气压使水推开B门进入圆筒；压下活塞时B门关闭，活塞下面的水推
开阀门A涌到活塞上面，活塞被不断的提起、压下水被不断的抽上来，最高提10.13m。
【合作探究】
探究一、活塞式抽水机原理
1 . 提出问题
取一个注射器，把针头插到装有水的盆中，向上拉动活塞，就能看到水从低处升到高处。如果向下压
活塞，水就会被压回盆中。
怎样才能不断地将水提升到高处呢?
2. 活塞式抽水机的构成
活塞式抽水机由圆筒、活塞、出水管、两个单向阀门A、B等组成。
3. 活塞式抽水机的工作原理
【根据下图进行分析】①提起活塞，阀门A受到大气压的作用关闭。活塞下面空气稀薄，气压小于外界的大气压。低处的水
受到大气压的作用，推开阀门B进入圆筒。
②当压下活塞时，阀门B被水压下关闭，水被阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部。
③再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。同时井的水又在大气压的作用下推
开阀门B而进入圆筒。
【例题1】如图是活塞式抽水机工作的示意图，下列说法错误的是（ ）
A．抽水机是利用大气压来工作的
B．在图甲中，阀门A与B都是单向阀门
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，水被阻不能向下流动
D．这样的抽水机提升水的高度可以无限高
【答案】D.
【解析】A．抽水机是先将筒内的空气排出，使其内部压强较小，水在外界大气压的作用下被压到高
处，是利用大气压工作的，A正确，不符题意；
B．在图中，抽水机的阀门A与B都是单向阀门，B正确，不符题意；
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，形成一个闭合的空间，所
以水被阻不能向下流动，C正确，不符题意；
D．抽水机是利用大气压来工作的，大气压强取1标准气压，则支持的水柱高为
p0 1.0×105帕
h水= = = 10米
ρ水g 1.0×103千克/米3×9.8牛/千克
即1标准气压能支持10m高左右的水柱，所以抽水机提升水的最大高度约为10m，故D错误，符合题
意。
所以选D.
探究二、设计并制作活塞式抽水机
1. 设计活塞式抽水机【提出问题】制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题。例如，如何选一个密封性好的圆筒?怎样
制作活塞?从哪儿进水，从哪儿出水，又该怎样制作两个阀门?....
请发挥你的聪明才智，充分利用身边的材料，与同学们一起认真思考讨论，制订设计方案。
2. 制作活塞式抽水机的材料
一个用来装洗涤液的空瓶子，一根筷子，一块塑料片，一个玻璃球，一块橡皮膏，一根塑料管。
3. 制作活塞式抽水机的步骤
（1）如图甲所示，剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作为抽水机的圆筒。把瓶底再略剪一小部分作为活塞，
使瓶底的外径与瓶子的内径相吻合。
（2）如图乙所示，在瓶子的侧壁上打一个出水口，插上一段塑料管作为出水管。拔掉瓶盖上的小帽，
把瓶口作为进水口。
（3）如图丙所示，在活塞上打两个孔A、B，中间的孔A用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边黏
在活塞上，使塑料片能盖住孔B，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。
甲 圆筒和活塞 乙 出水管 丙 带阀门的活塞
（4）如图所示，装上活塞，抽水机就组装好了。将瓶口朝下浸入水中，上下拉动活塞，抽水机就会
把水抽上来。
4. 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，观察水是否能通过单向阀门被有效吸入
并排出。特别注意检查单向阀门的工作效果，确保水在活塞上升时能够进入瓶内，而在活塞下降时不会回流。
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。
5. 展示交流
（1）用制作好的抽水机抽水。比一比哪个小组制作的抽水机运转得更流畅。
（2）讲解抽水机各部件的作用，并说明选择材料时的想法。说一说，它们是怎样实现抽水功能的?这
样的抽水机提升水的最大高度是多少?
（3）你能从设计、选材上提出优化方案，制作一个更好的抽水机吗?
6. 拓展——离心抽水机
【师生分析】如图所示，抽水机在启动前，先往泵壳内灌满水，排出泵壳内的空气，当启动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮附近的压强
减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳，进入泵壳的水又被叶轮甩入出水管，这样一直
循环下去，就不断把水送到了高处。
【归纳整理】
第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
【课堂练习】
1．活塞式抽水机的工作原理如图所示，当活塞被从圆筒底部提起时，阀门A____，地下水在______的
作用下推开阀门______，进入圆筒中。
【答案】关闭，大气压，B。
【详解】由图可知，当提起活塞时，阀门A关闭，活塞内的气体体积增大，气压降低，低于外界的大
气压，因此管外的水在大气压的作用下推开阀门B，进入圆筒中。
2. 如图使用活塞式抽水机时，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气稀薄，低处的水受到
_______的作用推开阀门B进入圆筒。当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门_____进入圆筒的上部。再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门______关闭，水从侧管流出。
【答案】大气压，A，A。
【详解】使用活塞式抽水机，若提起活塞，阀门A关闭，活塞下面的空气少，低处的水受到大气压的
作用推开阀门进入圆筒。
压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水被阻不能向下流动，冲开阀门A，进入圆筒的上部。再提起活塞
时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从侧管流出。
3．如图是活塞式抽水机工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．抽水机是利用大气压来工作的
B．在图甲中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上的P点受到的作用力竖直向上
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，水被阻不能向下流动
D．这样的抽水机提升水的最大高度约为10m
【答案】B。
【详解】A．抽水机是先将筒内的空气排出，使其内部压强较小，水在外界大气压的作用下被压到高
处，所以抽水机是利用大气压工作的，故A正确，不符题意；
B．图甲中，当用力在Q处向下压手柄PQ时，手柄上P点对活塞一个向上的力，由于物体间力的作
用是相互的，活塞对P的作用力是向下的，故B错误，符合题意；
C．在图乙中，在Q点向上抬手柄PQ时，阀门B由于受液体压力而关闭，形成一个闭合的空间，所
以水被阻不能向下流动，故C正确，不符合题意；
D．抽水机是利用大气压来工作的，已知大气压强为p=1.0×105Pa，由p=ρgh可得
0
p0 1.0×105帕
h水= = = 10米
ρ水g 1.0×103千克/米3×9.8牛/千克
则1标准气压能支持10m高的水柱，故抽水机提升水的最大高度约10m，D正确，不符合题意。
故选B。
4. 如图所示是活塞式抽水机工作的示意图。其中手柄AOB是杠杆，O为支点。当活塞向上运动，将地下水汲上来时，请画出手柄所受动力F 的力臂及阻力F。
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【答案】见右图。
【详解】延长动力作用线，过支点O作动力作用线F 的垂线段L，阻力作用点在点A，方向竖直向下，
1 1
如图所示.
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
