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9.4《跨学科实践：制作简易活塞式抽水机》教学评一体化设计
（教案+学案+测评案，全程对标中考、渗透学法指导）
第一部分 教案
一、基本信息
1.课题：第九章第四节跨学科实践制作简易活塞式抽水机
2.课时：1课时（45分钟）
3.年级：八年级
4.学科：物理（跨工程、劳动、数学学科）
5.学情分析：
学生已经系统学习固体压强、液体压强、大气压强三节基础知识，熟练掌握大气压存在、大气压应用、气压与沸点相关规律，能利用大气压原理解释吸盘、吸管吸水等生活现象。本节课属于跨学科实践课，融合物理力学、手工劳动、简易工程设计内容。学生对活塞抽水机工作过程缺少直观认知，容易混淆活塞上下运动对应的内部气压变化，动手组装时易出现密封不严、进水漏水等实操问题；中考常结合抽水机原理图考查大气压应用、内部压强变化，是压强单元综合应用型考点。学生动手能力参差不齐，部分学生密封选材、结构组装把控不足，需分步拆解制作流程。
二、学科核心素养目标
1.物理观念
（1）结合活塞抽水机结构，深度复盘大气压强原理，厘清抽水机依靠大气压实现抽水的完整原理。
（2）分清抽水机进水阀、出水阀开闭规律，理解活塞升降与筒内气压变化的对应关系。
（3）结合固液气压强综合知识，梳理抽水机抽水高度受大气压限制的物理原因。
2.科学思维
（1）通过拆分抽水机构造，建立“气压变化→阀门开合→水体升降”逻辑模型，实现压强知识系统化串联。
（2）运用逆向思维分析装置漏水、无法抽水故障成因，养成故障排查的科学推理思维。
（3）结合跨学科知识，利用简单尺寸测算、选材优化，完成简易工程设计思维落地。
3.科学探究
（1）依据材料清单自主选材、分步组装简易活塞式抽水机，规范完成组装实操。
（2）分组测试装置抽水效果，记录实验现象，针对性排查漏气、阀门失效等故障并优化改良。
（3）对比不同材质活塞、密封材料对抽水效果的影响，用控制变量思想总结选材规律。
4.科学态度与责任
（1）小组分工协作完成制作，养成严谨细致的工程制作习惯，树立规范实操、反复调试的探究品质。
（2）结合传统农用抽水器具、现代抽水设备发展史，体会物理知识推动生产工具革新的价值。
（3）联系农村灌溉、日常取水场景，感受跨学科知识服务生产劳动的现实意义，增强劳动实践意识。
三、教学重难点
1.教学重点
（1）活塞式抽水机完整工作原理，活塞上行、下行时筒内气压、阀门开闭变化规律。
（2）简易抽水机结构组成：圆筒、活塞、进水阀、出水阀四部分功能区分。
（3）按照步骤规范完成简易抽水机组装与现场抽水试验。
2.教学难点
（1）精准分析活塞运动带来的密闭空间气压变化，理解大气压压水上升的内在逻辑。
（2）实操中做好装置密封处理，解决漏气导致抽水失败的各类故障。
（3）跨学科融合：结合生活工程经验优化材料，改良抽水机抽水效率。
四、教学准备
演示用成品活塞抽水机、塑料圆筒、橡胶皮塞、橡胶片、细塑料管、塑料瓶、热熔胶、剪刀、水槽、清水、刻度尺；多媒体课件（老式抽水机原理图、结构图、组装分步视频、中考原理图习题）；学案、测评案、故障排查对照表、分组材料包。
五、教学方法
原理讲授法、实物演示法、分组实操法、故障探究法、跨学科融合教学法、讲练结合法、真题对标法。
六、学法指导
全程渗透：原理分层拆解、结构图图文对照、分步实操识记、故障逆向分析、跨学科选材优化、错题规律整理、规范原理答题模板。
七、教学过程
1.情境导入（5分钟）
（1）实物演示：教师使用成品活塞抽水机从水槽抽水，直观展示提压手柄即可持续取水。
（2）素材拓展：展示老式井用活塞抽水机图片、农村手压井实景，简单介绍传统取水工具演变历史。
（3）设问：不用电力、水泵，仅依靠手压活塞为什么能把地下水提升上来？核心利用了我们本章哪一个物理规律？
（4）导入课题：跨学科实践制作简易活塞式抽水机，融合物理大气压知识+手工工程制作，弄懂原理并自主完成装置制作。
2.原理精讲夯实理论（13分钟）
（1）抽水机四大组成部件及作用
①抽水圆筒：密闭储水腔体，提供活塞往复运动空间；
②活塞：上下往复运动，改变圆筒内部密闭容积，改变筒内气压；
③进水阀（单向阀）：安装在圆筒下端，只能向内开启，防止水回流；
④出水阀（单向阀）：安装在活塞上，只能向上开启，控制水体从筒内排出。
（2）分两步拆解工作原理（核心依托大气压强）
①活塞向上提起：圆筒内部空间变大，内部空气变稀薄，筒内气压小于外界大气压，水槽水面在大气压作用下推开进水阀，水进入圆筒内部，出水阀受水压闭合。
②活塞向下按压：圆筒内部空间被压缩，筒内气压大于外界大气压，进水阀受水压闭合，内部水压推开活塞上出水阀，水穿过活塞流至活塞上方。
③反复提拉按压活塞，活塞上方积水持续增多，最终从出水口流出，实现连续抽水。
拓展知识（跨数学+物理）
标准大气压最多支撑约10m水柱，因此活塞抽水机理论抽水高度不超过10m，实际因漏气、密封损耗，实用抽水高度低于10m。
（4）中考考点梳理：原理图辨析阀门开闭、气压变化是常考填空、选择题考点。
（5）课堂任务：对照原理图，口头复述活塞升降两步对应的阀门开闭与气压变化规律。
3.分组实操制作探究（18分钟）
（1）材料清点：每组领取塑料筒、橡胶活塞、橡胶阀片、胶水、剪刀、盛水水槽。
（2）分步制作步骤
①裁剪橡胶薄片，制作进水阀与出水阀，阀片尺寸略大于开孔，保证单向开合；
②在圆筒底端开孔，粘贴进水阀，确保只能向筒内打开；
③在活塞中心开孔，粘贴出水阀，确保只能向上开启；
④将活塞塞入圆筒，调整活塞与筒壁间隙，用橡胶圈填充缝隙提升密封性。
（3）下水测试：将抽水机下端浸入水槽，反复提拉按压活塞，观察能否顺利抽水。
（4）故障探究与优化（重难点突破）
故障1无法吸水：进水阀密封过严打不开/装置侧壁漏气→修补缝隙、微调阀片松紧；
故障2进水但不出水：出水阀装反、无法向上开启→调换出水阀安装方向；
故障3抽水效率低：活塞和筒壁缝隙过大漏气→加装橡胶圈增强密封。
（5）跨学科拓展改良：对比橡胶、塑料两种阀片材质，总结软质橡胶密封效果更优，提升抽水效率。
4.真题演练对标中考（10分钟）
（1）单项选择题
①活塞上提时，进水阀、出水阀状态正确的是（）
A.进水开出水闭B.进水闭出水开C.全部打开D.全部闭合
②活塞抽水机抽水依靠的物理原理是（）
A.液体压强B.大气压强C.连通器原理D.固体压强
（2）填空题
活塞下压时筒内气压 外界大气压，进水阀 ，出水阀 。标准大气压下抽水机理论最大提水高度约 m。
（3）简答：简述活塞向上提拉时抽水机的工作过程。
5.课堂小结（3分钟）
（1）知识梳理：四部件功能、两步工作原理、大气压应用、故障排查要点、跨学科选材优化。
（2）方法总结：先懂原理再动手制作，故障逆向溯源，利用压强规律改良装置。
6.当堂检测（2分钟）
（1）默写活塞升降对应的阀门开闭规律。
（2）写出简易抽水机两处常见故障和对应解决办法。
7.作业布置（2分钟）
（1）基础作业：整理抽水机工作原理笔记，完善故障排查清单，背诵中考答题模板。
（2）提升作业：在家利用饮料瓶、胶皮自制迷你抽水机，完成家庭取水测试，记录改良方案，完成学案全部习题。
八、板书设计
9.4制作简易活塞式抽水机
1.构造：圆筒+活塞+进水阀+出水阀
2.工作原理：依托大气压强
活塞上提→筒内气压变小→进水阀开出水阀闭→水入筒
活塞下压→筒内气压变大→进水阀闭出水阀开→水出筒
3.限制：标准大气压最高提水≈10m
4.故障：漏气→密封不严；不出水→阀片装反
九、教后反思
本节课立足跨学科实践，融合物理大气压知识点与劳动手工制作，兼顾理论识记与动手实操。多数小组能掌握原理并完成成品制作，但部分小组密封工艺较差，漏气故障频发，对气压变化逻辑理解模糊，原理简答题表述不完整。后续增设课前小视频预习，细化密封制作小技巧，增加原理图专项识图训练，结合生活老式压水井实例深化原理理解，拓展简易抽水机创意改良课外实践。
第二部分 学案
9.4《制作简易活塞式抽水机》导学案
班级： 姓名： 学号： 得分：
一、中考必背填空
1.活塞式抽水机工作的核心物理原理是利用 。
2.抽水机四个关键结构： 、活塞、进水阀、。
3.活塞向上提起，筒内空间变大，气压变 ，在大气压作用下推开进水阀进入筒内，此时出水阀。
4.活塞向下按压，筒内空间缩小，气压变 ，进水阀 ，筒内积水推开 __向上流出。
5.标准大气压能支撑水柱高度约 m，因此活塞抽水机理论抽水高度不超过该数值。
6.进水阀只能向 开启，出水阀只能向 开启（选填筒内/筒外）。
二、中考易错辨析（判断并改错）
1.活塞抽水机依靠活塞吸力把水吸上来。（）
2.活塞上提时出水阀处于打开状态。（）
3.抽水机抽水高度可以不受大气压限制，无限提水。（）
4.阀片安装反向是抽水机不出水的重要原因。（）
5.活塞与筒壁缝隙越大，抽水效果越好。（）
三、基础原理填空训练
1.活塞上行：筒内气压＜外界大气压→进水阀 、出水阀 →水进入圆筒。
2.活塞下行：筒内气压＞外界大气压→进水阀 、出水阀 →水流出活塞上方。
四、课堂达标自测
1.单项选择题（30分）
（1）活塞下压过程中阀门状态（）
A.进水开出水闭B.进水闭出水开C.全打开D.全关闭
（2）抽水机不能连续吸水，最不可能的原因是（）
A.装置漏气B.阀片破损C.水量过多D.进水阀卡死
2.综合简答题（40分）
完整描述活塞向上提拉时抽水机的工作全过程。
3.实践应用题（30分）
自制抽水机出现漏气无法吸水，写出两条改良密封的具体办法。
学案参考答案
一、必背填空
1.大气压强
2.抽水圆筒；出水阀
3.小；水槽中的水；闭合
4.大；闭合；出水阀
5.10
6.筒内；筒外
二、易错辨析
1.×；依靠外界大气压压水进入筒内，无吸力
2.×；活塞上提出水阀闭合
3.×；受大气压限制，理论最高约10m
4.√
5.×；缝隙大漏气，气压变化小，抽水变差
三、基础原理填空
1.打开；闭合
2.闭合；打开
四、自测答案
1.选择题（1）B（2）C
2.简答：活塞向上提起，圆筒内部容积增大，内部空气变稀薄，筒内气压小于外界大气压强，水槽液面在大气压作用下推开底端进水阀，水体流入圆筒内部，活塞上的出水阀受筒内水压保持闭合。
3.改良方法：活塞外侧加装橡胶密封圈；阀片与开孔处用胶水粘贴密封，填补缝隙。
第三部分 测评案
9.4简易活塞式抽水机同步测评
满分：100分 时间：35分钟
班级: 姓名: 得分:
一、单项选择题（32分）
1.活塞抽水机取水利用（）
A.液体压强B.大气压强C.连通器D.固体压强
2.活塞向上运动时进水阀状态（）
A.开启B.闭合C.先开后闭D.始终不动
3.下列操作会造成抽水机无法抽水（）
A.进水阀装反B.增大水槽水量C.加粗圆筒D.加厚活塞
4.标准大气压下抽水机最大理论提水高度大约（）
A.1m B.10m C.100m D.0.1m
二、填空题（28分）
1.抽水机两大阀门：底端 、活塞处 ，均为单向阀。
2.活塞下压，筒内气压 外界大气压，进水阀关闭，水推开 向上排出。
3.装置侧壁漏气会导致筒内气压变化不明显，抽水效果 。
4.老式手压井本质是 式抽水机。
三、原理分析题（25分）
小组自制抽水机只能进水不能出水，结合结构分析两种故障原因及整改措施。
四、实践简答题（15分）
结合大气压知识，说明为什么高山地区活塞抽水机实际抽水高度低于平原。
测评案参考答案
一、选择题
1.B；2.A；3.A；4.B
二、填空题
1.进水阀；出水阀
2.大于；出水阀
3.变差
4.活塞
三、原理分析
故障1出水阀安装反向，无法向上开启；整改：调换出水阀安装方向。
故障2出水阀被杂物卡住始终闭合；整改：清理阀片异物，保证单向开合顺畅。
四、简答
海拔越高大气压强越小，能够支撑的水柱高度变低，因此同等活塞抽水机在高山的实际抽水高度低于平原地区。
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