第九章第4節(jié)跨學(xué)科實踐：制作簡易活塞式抽水機（教學(xué)設(shè)計）-2024-2025學(xué)年度人教版（2024）物理八年級下冊課題：XX科目：XX班級：XX年級課時：計劃1課時教師：XX老師單位：XX一、課程基本信息1.課程名稱：物理

2.教學(xué)年級和班級：八年級（2）班

3.授課時間：2024年10月15日星期一9:00-10:00

4.教學(xué)時數(shù)：1課時二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析三、重點難點及解決辦法重點：

1.活塞式抽水機的工作原理：理解活塞在氣缸內(nèi)移動時產(chǎn)生的吸力和壓力，以及如何通過這些力來完成抽水過程。

2.制作過程：掌握簡易活塞式抽水機的制作步驟，包括材料選擇、部件組裝和功能測試。

難點：

1.活塞運動與壓力變化的關(guān)系：學(xué)生可能難以理解活塞運動與氣缸內(nèi)壓力變化之間的直接聯(lián)系。

2.抽水效率：如何提高簡易活塞式抽水機的抽水效率，包括優(yōu)化設(shè)計和工作原理。

解決辦法：

1.通過實驗演示，讓學(xué)生觀察活塞運動與壓力變化的關(guān)系，結(jié)合實際操作加深理解。

2.通過小組討論和設(shè)計競賽，鼓勵學(xué)生提出改進設(shè)計方案，提高抽水效率。同時，教師提供相關(guān)資料，幫助學(xué)生了解流體力學(xué)原理，突破難點。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：人教版八年級下冊物理教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備活塞式抽水機的結(jié)構(gòu)圖、工作原理圖等圖表，以及相關(guān)教學(xué)視頻。

3.實驗器材：活塞、氣缸、水泵、水管、密封圈、橡皮塞、支架等實驗設(shè)備。

4.教室布置：設(shè)置實驗操作臺，每個小組一個實驗套件，確保學(xué)生分組討論區(qū)舒適，便于學(xué)生操作和觀察。五、教學(xué)過程【導(dǎo)入新課】

（教師站在講臺上，面向全體學(xué)生）

同學(xué)們，今天我們要學(xué)習(xí)的是物理中的一個有趣現(xiàn)象——活塞式抽水機的工作原理。在農(nóng)業(yè)灌溉、水利工程等領(lǐng)域，這種機器發(fā)揮著重要作用。那么，它是如何工作的呢？今天，我們就來揭開這個秘密。

【新課講授】

1.活塞式抽水機的工作原理

（教師板書：活塞式抽水機的工作原理）

同學(xué)們，我們先來了解一下活塞式抽水機的工作原理。它主要利用活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動，使氣缸內(nèi)的壓力發(fā)生變化，從而實現(xiàn)抽水。

（教師演示實驗：展示一個簡易的活塞式抽水機，引導(dǎo)學(xué)生觀察活塞運動和壓力變化的關(guān)系。）

同學(xué)們，請看這個實驗。當(dāng)活塞上升時，氣缸內(nèi)的壓力減小，水被吸入；當(dāng)活塞下降時，氣缸內(nèi)的壓力增大，水被排出。這就是活塞式抽水機的工作原理。

2.活塞式抽水機的制作

（教師板書：活塞式抽水機的制作）

（教師講解制作步驟，并引導(dǎo)學(xué)生進行分組討論。）

首先，我們將活塞固定在氣缸上，然后用水泵將水從低處抽到高處。在這個過程中，我們需要注意以下幾點：

（1）確保氣缸密封良好，避免漏氣。

（2）調(diào)節(jié)水泵的流量，以適應(yīng)不同的抽水需求。

（3）在實驗過程中，注意觀察活塞運動和壓力變化的關(guān)系。

【課堂活動】

1.小組討論

（教師組織學(xué)生分成小組，進行討論。）

同學(xué)們，現(xiàn)在請你們分組討論一下：如何提高活塞式抽水機的抽水效率？

（學(xué)生分組討論，教師巡視指導(dǎo)。）

2.設(shè)計比賽

（教師組織學(xué)生進行設(shè)計比賽，要求學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果，提出改進活塞式抽水機的方案。）

同學(xué)們，根據(jù)剛才的討論，請你們設(shè)計一個更高效的活塞式抽水機。要求如下：

（1）提高抽水效率。

（2）簡化制作步驟。

（3）降低成本。

【實驗操作】

1.學(xué)生分組實驗

（教師將學(xué)生分成小組，每個小組進行活塞式抽水機的制作和實驗。）

同學(xué)們，現(xiàn)在請你們按照剛才的設(shè)計方案，分組進行實驗。在實驗過程中，注意觀察現(xiàn)象，并記錄數(shù)據(jù)。

2.實驗結(jié)果展示

（教師組織學(xué)生展示實驗結(jié)果，并引導(dǎo)學(xué)生進行分析。）

同學(xué)們，請你們展示一下你們的實驗結(jié)果。大家觀察一下，哪個小組的活塞式抽水機抽水效率更高？為什么？

【課堂小結(jié)】

（教師總結(jié)本節(jié)課的重點內(nèi)容。）

同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了活塞式抽水機的工作原理和制作方法。通過實驗和討論，我們了解到提高抽水效率的方法。希望大家在今后的學(xué)習(xí)和生活中，能夠運用所學(xué)知識，解決實際問題。

【課后作業(yè)】

1.請同學(xué)們課后查閱資料，了解活塞式抽水機在實際應(yīng)用中的案例。

2.思考如何改進活塞式抽水機的結(jié)構(gòu)，提高其抽水效率。

【教學(xué)反思】

本節(jié)課通過實驗、討論和設(shè)計比賽等形式，讓學(xué)生了解了活塞式抽水機的工作原理和制作方法。在教學(xué)過程中，教師注重引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。同時，通過課后作業(yè)的布置，鞏固了學(xué)生的知識，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。在今后的教學(xué)中，將繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的實際需求，優(yōu)化教學(xué)方法和手段，提高教學(xué)質(zhì)量。六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-物理學(xué)史：介紹活塞式抽水機的發(fā)明者及其背景故事，讓學(xué)生了解科學(xué)家的創(chuàng)新精神和對人類文明進步的貢獻。

-流體力學(xué)原理：介紹流體力學(xué)的基本概念，如壓力、流速、伯努利原理等，這些原理與活塞式抽水機的工作原理密切相關(guān)。

-現(xiàn)代抽水機技術(shù)：介紹現(xiàn)代抽水機的類型、工作原理以及它們在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如潛水泵、噴灌系統(tǒng)等。

-環(huán)境保護與節(jié)能：討論抽水機在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用對環(huán)境的影響，以及如何通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

2.拓展建議：

-閱讀延伸：推薦學(xué)生閱讀相關(guān)的科普書籍或文章，如《物理世界奇觀》、《現(xiàn)代機械工程》等，以加深對物理現(xiàn)象的理解。

-視頻學(xué)習(xí)：鼓勵學(xué)生觀看與活塞式抽水機相關(guān)的教育視頻，如科普紀(jì)錄片、實驗演示視頻等，通過視覺和聽覺的直觀感受來學(xué)習(xí)。

-實踐項目：組織學(xué)生參與社區(qū)或?qū)W校的節(jié)水活動，如設(shè)計節(jié)水裝置、宣傳節(jié)水知識等，將所學(xué)知識應(yīng)用于實際生活中。

-小組研究：引導(dǎo)學(xué)生分組進行研究項目，如研究不同類型抽水機的效率比較，或者設(shè)計一個簡易的節(jié)水裝置。

-科學(xué)實驗：提供實驗室資源，讓學(xué)生進行與活塞式抽水機相關(guān)的科學(xué)實驗，如不同形狀和尺寸的活塞對抽水效率的影響。

-案例分析：分析實際工程案例，如某地區(qū)的水利工程中抽水機的應(yīng)用，探討工程設(shè)計和實施中的科學(xué)原理和技術(shù)挑戰(zhàn)。

-技術(shù)創(chuàng)新：鼓勵學(xué)生思考如何利用現(xiàn)有技術(shù)改進活塞式抽水機，或者設(shè)計全新的節(jié)水設(shè)備，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。七、教學(xué)評價1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，檢查學(xué)生對活塞式抽水機工作原理的理解程度。問題設(shè)計應(yīng)涵蓋基礎(chǔ)知識、應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。

-觀察：在實驗操作和小組討論環(huán)節(jié)，觀察學(xué)生的參與度和合作能力，以及解決問題的方法。

-測試：定期進行小測驗，評估學(xué)生對活塞式抽水機相關(guān)知識的掌握情況，包括理論知識和實驗技能。

2.作業(yè)評價：

-作業(yè)批改：對學(xué)生的課后作業(yè)進行細(xì)致批改，包括實驗報告、設(shè)計圖紙、研究報告等。

-點評反饋：在批改作業(yè)時，不僅指出錯誤，還要給予具體的改進建議，幫助學(xué)生理解錯誤原因，提高學(xué)習(xí)效果。

-及時反饋：將作業(yè)評價結(jié)果及時反饋給學(xué)生，鼓勵學(xué)生在下一次作業(yè)中改進不足。

-鼓勵進步：對表現(xiàn)突出的學(xué)生給予表揚，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

3.評價方式多樣化：

-結(jié)合形成性評價和總結(jié)性評價，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成果。

-采用自評、互評和教師評價相結(jié)合的方式，提高學(xué)生的自我反思能力和團隊合作能力。

-通過課堂表現(xiàn)、實驗操作、作業(yè)完成情況等多方面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，確保評價的全面性和客觀性。

4.教學(xué)評價的反饋與調(diào)整：

-根據(jù)學(xué)生的反饋和評價結(jié)果，及時調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法。

-關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，提供個性化的教學(xué)指導(dǎo)。

-定期進行教學(xué)反思，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，不斷提升教學(xué)質(zhì)量和效果。八、課后作業(yè)1.實驗報告：

-完成實驗報告，描述你小組制作的簡易活塞式抽水機的制作過程、實驗步驟和觀察到的現(xiàn)象。

答案示例：

實驗報告

一、實驗?zāi)康?/p>

了解活塞式抽水機的工作原理，掌握其制作方法。

二、實驗器材

活塞、氣缸、水泵、水管、密封圈、橡皮塞、支架等。

三、實驗步驟

1.組裝活塞和氣缸。

2.將水泵與水管連接。

3.通過橡皮塞將水泵與氣缸連接。

4.向水泵中加水，啟動水泵。

5.觀察活塞的運動和水的流動情況。

四、實驗現(xiàn)象

當(dāng)水泵啟動后，活塞開始運動，氣缸內(nèi)的水被抽出，同時有空氣進入氣缸。

2.設(shè)計思考題：

-如果要提高活塞式抽水機的抽水效率，你可以提出哪些改進措施？

答案示例：

1.使用更大面積的活塞，以增加抽水時的力。

2.優(yōu)化氣缸的密封性能，減少漏氣。

3.采用高效的抽水泵，提高水泵的流量。

4.使用更輕便的材料制作活塞和氣缸，以減少運動阻力。

3.討論題：

-活塞式抽水機在實際應(yīng)用中可能會遇到哪些問題？如何解決這些問題？

答案示例：

1.漏氣問題：使用更高質(zhì)量的密封材料，或者定期檢查和更換密封件。

2.噪音問題：優(yōu)化活塞和氣缸的設(shè)計，減少運動部件之間的摩擦。

3.抽水效率問題：通過改進設(shè)計、優(yōu)化操作或者更換更高效的抽水泵來解決。

4.應(yīng)用題：

-如果氣缸的橫截面積為10cm2，活塞移動距離為5cm，計算一次活塞運動能抽出多少體積的水。

答案示例：

活塞運動引起的體積變化=活塞面積×活塞移動距離

體積變化=10cm2×5cm=50cm3

因此，一次活塞運動能抽出50cm3的水。

5.創(chuàng)新題：

-設(shè)計一個能夠適應(yīng)不同水源（如深井水、雨水等）的活塞式抽水機。

答案示例：

1.采用可調(diào)節(jié)的氣缸，以適應(yīng)不同水源的壓力。

2.設(shè)計可更換的活塞和密封件，以適應(yīng)不同水源的物理和化學(xué)性質(zhì)。

3.結(jié)合太陽能或其他可再生能源，以實現(xiàn)抽水機的環(huán)保和節(jié)能。板書設(shè)計①活塞式抽水機工作原理

-活塞在氣缸內(nèi)做往