资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 八年级 学期 春季
课题 第4节　跨学科实践：制作简易活塞式抽水机
教学背景
1．教学内容分析 在前面的学习中，学生已经知道大气压的存在、测量及其与人类生活的紧密关系。大气压在生产生活中的应用十分广泛，活塞式抽水机就是大气压在生产生活中的典型应用之一。通过制作简易活塞式抽水机的跨学科实践活动，可以发展学生跨学科运用大气压的知识分析和解决实际问题的综合能力、动手操作的实践能力，体会知识的应用价值，培养学生的创新精神。 跨学科实践教学应注重培养学生的创新能力，建议教师和学生一起设计并制作简易活塞式抽水机，而且不要局限于课本上的材料、工具和制作方法，鼓励学生多方面思考和动手实践。 2．学情分析 从知识上看，学生在前面的学习中已经掌握了大气压的存在、测量以及与人类生活的紧密关系等知识。这为理解活塞式抽水机的工作原理奠定了基础。然而，对于如何将大气压的知识具体应用到抽水机的制作中，学生可能还存在一定的困惑。他们需要通过实践操作，进一步加深对大气压在实际生活中应用的理解。 从思维方法上看，学生在这个阶段已经初步具备一定的逻辑思维能力，但在跨学科问题的解决上，可能还缺乏系统性的思维方法。制作简易活塞式抽水机需要学生综合运用物理、工程等多学科知识，这对学生的思维灵活性和创新性提出了挑战。部分学生可能习惯于传统的课本学习方式，在面对开放性的实践任务时，可能会感到无从下手。因此，教师需要引导学生多角度思考问题，鼓励他们勇于尝试不同的材料、工具和方法，培养学生的创新思维和实践能力。
教学目标
物理观念 能够用大气压解释抽水机等的工作原理，并能将这些知识应用于解决农业灌溉、家庭供水等实际问题。 科学思维 通过实践活动，培养基于物理知识构建工作原理模型，模拟抽水过程以解决效率等问题，从实践现象与数据出发，推理活塞、阀门状况，论证性能优化，提出如材料创新等见解的能力。 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。 科学态度与责任 1．在讨论交流、制作简易活塞式抽水机和展示作品的过程中，提升合作学习的能力，体会知识应用的价值，增强团队协作精神。 2．通过了解抽水机应用意义，增强社会责任感，立志为社会发展贡献力量。
教学内容
教学重点 通过实践活动，设计并制作简易活塞式抽水机。 教学难点 1．活塞式抽水机的结构及工作原理。 2．设计一台简易的活塞式抽水机。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
项目提出 在生产生活中，人们常用抽水机抽水。抽水机有着广泛的应用。它既可为居民生活及工业生产抽取水源、供应用水，又能在诸如城市积水或农田积水时进行排水作业。此外，在农业领域还承担着灌溉的重任，将水输送到农田以保障农作物生长所需水分。 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。 本节我们就自己动手制作一台简易活塞式抽水机。 学生观察思考。 从情境出发，开启本项目的研究，明确项目目的。
项目分析 要制作简易活塞式抽水机，我们首先得深入了解它的结构与工作原理，进而依据这些去规划设计方案，确定合适的制作材料，最终完成整个制作流程。 可以将任务分解如下： 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。 学生聆听并思考。 将项目要完成的任务进行分解。
项目实施 一、了解活塞式抽水机的工作原理 为了引导学生了解活塞式抽水机的工作原理，教师先提出以下问题： 1．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。这是为什么？ （播放视频） 2．如果向下压活塞，水就会被压回盆中。有没有办法使刚刚被压入注射器中的水仍然留在注射器中呢？ 3．怎样才能不断地将水提升到高处呢？ 解决完以上问题，教师介绍活塞式抽水机的工作原理，并播放视频。 活塞式抽水机工作原理示意图： 播放视频： 二、设计活塞式抽水机 活塞式抽水机的主要结构是圆筒、活塞、进水口、出水口（管）以及两个只能向上开启的阀门。 了解了活塞式抽水机的结构和工作原理，就可以知道要制作活塞式抽水机，需要考虑几个关键问题。 1．如何选一个密封性好的圆筒？ 2．怎样制作活塞？ 3．从哪儿进水，从哪儿出水，又该怎样制作两个阀门？ 三、制作活塞式抽水机 1．前期准备 （1）小组分工。 （2）准备材料。 根据查阅的资料和讨论的结果，收集制作材料。 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。 工具：记号笔、剪刀、小刀、热熔胶等。 2．开始制作 （1）制作圆筒和活塞 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）制作进出水口（管） 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）制作阀门 在活塞上打两个孔，中间的孔用来固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一边粘在活塞上，使塑料片能盖住另一个孔，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。 （4）组装抽水机 装上活塞，抽水机就组装好了。 学生思考。 1．“拉”的过程中，注射器内气体压强减小，小于外界大气压，大气压将水压入注射器中。 2．将下端的进水孔堵住，在活塞上开个小孔，向下压活塞。 3．在两个小孔处各安装一个只能向上开启的阀门。 学生认真聆听。 学生认真观看视频。 聆听。 思考。 1．圆筒可以选择用来装洗涤液的空瓶子。 2．可以先将瓶底剪下来，再在瓶底略剪一小部分作为活塞。 3．将瓶口作为进水口，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。在活塞上打一个孔，用橡皮膏把塑料片的一边粘在活塞上，作为一个阀门。把玻璃球放到瓶子里作为另一个阀门。 小组分工、准备和收集材料。 小组合作，制作活塞式抽水机。 注射器和活塞式抽水机的原理都利用了大气压强。从如何让注射器能不断地将水提升到高处出发，一步一步引导学生思考，并得出活塞式抽水机的基本原理，以有助于本项目的开展。 教师介绍真实的活塞式抽水机的原理，以有助于项目的开展。 从活塞式抽水机的结构出发，明确要设计的关键部件。 从问题出发，引导学生在生活中寻找器材并设计活塞式抽水机的几个关键部件。 引导学生自主进行小组分工，培养学生合作学习的能力。通过自主收集材料的过程，培养学生自主学习的意识。 通过制作活塞式抽水机的过程，在实践中运用大气压强的知识，同时在做中学，在多个维度巩固课上所学，培养学生的动手能力。
展示交流 1．成果展示 测试活塞式抽水机的性能。将瓶盖口朝下浸入水中，上下拉动活塞，测试抽水机能否把水抽上来。思考还有哪些地方是可以完善的。 可以选择其他的圆柱形容器作为主要材料。 2．项目评估 3．项目拓展 （1）除了活塞式抽水机，你还知道有哪些地方应用了大气压呢？ （2）洗手液泵头也是利用了大气压工作，观看视频了解它的工作原理。 小组合作，测试活塞式抽水机的性能，并发现不足，寻求改进方案。 对制作过程中材料工具的选取、制作过程、设计特点等方面进行汇报，让“评审团”给作品打分，对团队合作情况、出水测试等进行评估。在评估过程中一起发现问题，并解决问题。 通过这样反复研究，最终优化设计方案，完成最终的制作。 通过测试抽水机的性能，验证本项目学生的设计方案，培养学生的实验操作技能。
活动小结 回忆并分享本节课的流程。 总结跨学科实践活动的基本流程和路径。指引学生更好地进行其他跨学科实践课程的学习。
板书设计
9.4　跨学科实践：制作简易活塞式抽水机 一、活塞式抽水机的工作原理 二、设计活塞式抽水机 1．圆筒的选择 2．活塞的设计与制作 3．阀门的设计与制作 三、制作活塞式抽水机 1．材料和工具 2．制作步骤 3．展示交流
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