第4节 跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 1.物理观念： （1）知道简易活塞式抽水机的主要结构和各部分的功能，理解活塞式抽水机的工作原理。 （2）了解大气压的应用，能够解决日常生活中与大气压现象有关的问题。 2.科学思维： （1）设计制作方案时，能综合考虑材料特性、结构稳定性等因素，提升思维的系统性和决策的优化能力。 （2）测试改进阶段，能根据抽水效果分析问题原因，并提出针对性改进方案，发展问题解决能力。 3.科学探究：在制作简易活塞式抽水机的活动中，能够发现问题并提出设想，设计简单的实践方案，完成实践活动，并以作品形式呈现活动成果，提高工程实践能力。 4.科学态度与责任：经历简易活塞式抽水机的制作过程，提升合作学习的能力，体会知识的应用价值，增强团队协作精神，培养勇于探索的科学精神。 1.教学重点：活塞式抽水机的工作原理。简易活塞式抽水机的设计与制作。 2.教学难点：理解大气压在活塞式抽水机中的作用，解决制作过程中遇到的实际问题。 ［展示］如图是农田灌溉中使用的活塞式抽水机实景图。 ［提问］在农田里，农民伯伯用抽水机把低处的水抽到高处灌溉庄稼；在缺水地区，人们用活塞式抽水机从井里取水。大家有没有想过，这些抽水机是如何把水“抽”上来的？它们的内部结构有什么特点？今天我们就通过跨学科实践，亲手制作一台简易活塞式抽水机，揭开它的工作奥秘。 任务一 了解活塞式抽水机的工作原理与结构 教师活动 学生活动 ［过渡］要制作简易活塞式抽水机，首先得弄清楚它的工作原理和核心结构。我们之前学习过大气压强的应用，比如用吸管喝饮料是大气压把饮料压入嘴里，活塞式抽水机的吸水过程也与大气压有关。 ［提问］结合大气压强知识，大家猜想：抽水机要把水从低处抽到高处，需要解决什么关键问题？ ［追问］要实现“气压差”和“单向流水”，抽水机需要哪些核心结构？请大家阅读教材中“了解活塞式抽水机的工作原理”部分，结合示意图，总结核心结构及其功能，相互讨论后分享。 ［追问］我们通过动画演示活塞式抽水机的工作过程（分“活塞上提”和“活塞下压”两个阶段），请大家仔细观察，思考：两个阶段中，圆筒内气压如何变化？进水阀门和排水阀门的开闭状态如何？水的流动方向是怎样的？ ［追问］如果抽水机的进水阀门损坏（无法关闭），会出现什么现象？为什么？请结合工作原理分析。 ［追问］通过以上分析，我们可以总结活塞式抽水机的工作原理是什么？各结构之间的配合有什么关键要求？ ［小结］ 1.活塞式抽水机的工作原理是“利用气压差吸水、单向阀门控制水流”。 2.主要结构包括进水管、圆筒、活塞、进水阀门和排水阀门。 3.各结构需满足“灵活运动、单向导通、密封良好”的要求，才能实现正常抽水功能。 ［讨论回答］讨论后猜想：需要让抽水机内部（如缸体）的气压小于外界大气压，这样外界大气压才能把低处的水压入抽水机内部；同时需要设计结构，让水只能从低处进入、从高处排出，不能倒流。 ［阅读教材回答］阅读教材后总结：核心结构包括进水管、圆筒、活塞、进水阀门、排水阀门；功能：①进水管：连接低处水源，让水进入圆筒；②圆筒：容纳水的空间，活塞在圆筒内上下运动；③活塞：上下运动改变圆筒内气压；④进水阀门B：只允许水从进水管进入圆筒（防止水倒流回水源）；⑤排水阀门A：只允许水从圆筒排出（防止水倒流回圆筒下部）。 ［阅读教材、讨论回答］观看动画后讨论：①活塞上提阶段：圆筒内体积变大→气压变小（小于外界大气压）→外界大气压把水压入进水管→进水阀门打开、排水阀门关闭→水进入圆筒；②活塞下压阶段：圆筒内体积变小→气压变大（大于外界大气压）→圆筒内的水挤压进水阀门关闭、推开排水阀门→水从排水阀门排出；总结：通 ... ...
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