【物理】《跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡易活塞式抽水機(jī)》（教學(xué)設(shè)計(jì)）-2024-2025學(xué)年人教版（2024）初中物理八年級下冊

《跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡易活塞式抽水機(jī)》（教學(xué)設(shè)計(jì)）-2024-2025學(xué)年人教版（2024）初中物理八年級下冊學(xué)校授課班級授課教師教材分析1.內(nèi)容地位：

《制作簡易活塞式抽水機(jī)》是新教材人教版（2024）初中物理八年級下冊第九章《壓強(qiáng)》中的第4節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容。壓強(qiáng)知識在生活生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，活塞式抽水機(jī)是大氣壓強(qiáng)知識的典型應(yīng)用實(shí)例。通過制作抽水機(jī)，學(xué)生能將抽象的大氣壓強(qiáng)概念與實(shí)際生活緊密相連，深化對壓強(qiáng)知識體系的理解，同時(shí)這也是對前面所學(xué)壓強(qiáng)、大氣壓強(qiáng)等知識的綜合運(yùn)用與拓展，是物理知識從理論走向?qū)嵺`的重要環(huán)節(jié)。

2.跨學(xué)科特點(diǎn)：

此實(shí)踐活動具有顯著的跨學(xué)科性。在物理方面，涉及大氣壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)與體積關(guān)系等知識；在技術(shù)層面，要求學(xué)生掌握材料選擇、工具使用以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等技能；從工程角度，需學(xué)生思考如何優(yōu)化抽水機(jī)性能以實(shí)現(xiàn)高效抽水。這種跨學(xué)科融合有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決實(shí)際問題的能力，符合當(dāng)前素質(zhì)教育對學(xué)生全面發(fā)展的要求。

3.與生活聯(lián)系：

活塞式抽水機(jī)在生活中，尤其是一些農(nóng)村地區(qū)或小型水利設(shè)施中有實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生制作簡易抽水機(jī)，能了解生活中常見抽水設(shè)備的工作原理，認(rèn)識到物理知識對解決生活實(shí)際問題的重要性，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提高學(xué)生關(guān)注生活、應(yīng)用物理知識的意識。學(xué)情分析1.知識基礎(chǔ)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前，已初步掌握了壓強(qiáng)的基本概念，理解壓力、受力面積與壓強(qiáng)的關(guān)系，并學(xué)習(xí)了大氣壓強(qiáng)的存在及相關(guān)現(xiàn)象，對大氣具有壓強(qiáng)有了一定認(rèn)識。但大氣壓強(qiáng)在活塞式抽水機(jī)中具體如何發(fā)揮作用，以及氣體壓強(qiáng)與體積變化的關(guān)系，對學(xué)生來說較為抽象，需要進(jìn)一步通過實(shí)踐探究來理解。

2.能力水平：

八年級學(xué)生正處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，他們對動手實(shí)踐活動充滿興趣，具有一定的觀察、分析和動手操作能力，但在解決實(shí)際問題時(shí)，綜合運(yùn)用知識的能力以及創(chuàng)新思維能力還有待提高。在制作抽水機(jī)過程中，面對材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作過程中的問題，部分學(xué)生可能會感到困難，需要教師引導(dǎo)和小組協(xié)作來解決。

3.學(xué)習(xí)特點(diǎn)：

學(xué)生好奇心強(qiáng)，喜歡通過親身體驗(yàn)來獲取知識。小組合作學(xué)習(xí)的方式能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性和主動性，在交流討論中相互啟發(fā)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。但部分學(xué)生在小組活動中可能存在依賴他人、參與度不高的情況，教師需關(guān)注并引導(dǎo)每個(gè)學(xué)生積極參與到實(shí)踐活動中。教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能目標(biāo)：

-學(xué)生能夠清晰闡述活塞式抽水機(jī)的工作原理，準(zhǔn)確解釋大氣壓強(qiáng)、氣體壓強(qiáng)與體積關(guān)系在抽水過程中的具體作用。

-熟練掌握簡易活塞式抽水機(jī)的制作方法和步驟，能夠根據(jù)給定材料獨(dú)立完成抽水機(jī)的制作。

-學(xué)會觀察抽水機(jī)工作過程，準(zhǔn)確描述活塞運(yùn)動、閥門開閉以及水流變化等現(xiàn)象。

2.過程與方法目標(biāo)：

-通過設(shè)計(jì)、制作、測試和改進(jìn)簡易活塞式抽水機(jī)，經(jīng)歷完整的科學(xué)探究過程，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作和數(shù)據(jù)分析能力。

-在解決制作過程中遇到的問題時(shí)，學(xué)會運(yùn)用觀察、分析、推理等科學(xué)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決實(shí)際問題的能力。

-通過小組合作，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通交流能力，學(xué)會在團(tuán)隊(duì)中明確分工、相互配合。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：

-激發(fā)學(xué)生對物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)探索的熱愛和執(zhí)著精神。

-培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，在制作和測試過程中注重細(xì)節(jié)、實(shí)事求是。

-增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識，鼓勵學(xué)生利用廢舊物品制作抽水機(jī)，體會資源再利用的意義。教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-活塞式抽水機(jī)的工作原理，包括活塞運(yùn)動時(shí)氣體壓強(qiáng)變化、閥門開閉狀態(tài)以及水的流動過程。

-制作簡易活塞式抽水機(jī)的方法和步驟，如材料選擇、部件制作、組裝流程等。

-理解大氣壓強(qiáng)在抽水機(jī)工作中的核心作用，以及氣體壓強(qiáng)與體積變化的關(guān)系。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-抽象理解大氣壓強(qiáng)如何推動水在抽水機(jī)中上升和流動，以及氣體壓強(qiáng)隨體積變化的微觀機(jī)制。

-解決制作過程中遇到的實(shí)際問題，如確保各部件密封性、選擇合適材料以滿足抽水機(jī)性能要求、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高抽水效率等。

-在跨學(xué)科實(shí)踐中，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用物理、技術(shù)、工程等多學(xué)科知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)策略1.情境創(chuàng)設(shè)策略：

通過播放抽水灌溉的視頻、展示農(nóng)村壓水井等實(shí)際抽水設(shè)備的圖片，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的生活情境，引出活塞式抽水機(jī)的話題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

2.小組合作策略：

將學(xué)生分成小組進(jìn)行制作活動，小組成員分工合作，共同完成抽水機(jī)的設(shè)計(jì)、制作、測試和改進(jìn)。在小組活動中，鼓勵學(xué)生相互交流、討論，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。

3.問題引導(dǎo)策略：

在教學(xué)過程中，提出一系列具有啟發(fā)性的問題，如“活塞向上運(yùn)動時(shí)，圓筒內(nèi)壓強(qiáng)如何變化？”“如何選擇材料保證抽水機(jī)的密封性？”等，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

4.實(shí)踐探究策略：

讓學(xué)生親自動手制作簡易活塞式抽水機(jī)，在實(shí)踐中體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決實(shí)際問題的能力。

5.多媒體輔助策略：

運(yùn)用多媒體展示活塞式抽水機(jī)的構(gòu)造、工作原理動態(tài)視圖，以及相關(guān)的圖片、視頻資料，將抽象的知識直觀化、形象化，幫助學(xué)生理解。教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-教師活動：播放一段關(guān)于抽水灌溉的視頻，視頻中展示農(nóng)民利用抽水機(jī)將低處的水抽到高處農(nóng)田進(jìn)行灌溉。提問：“同學(xué)們，在視頻中我們看到了抽水機(jī)，那你們知道生活中還有哪些地方會用到抽水機(jī)嗎？”引導(dǎo)學(xué)生思考并回答。

-學(xué)生活動：觀看視頻，積極思考并回答教師提出的問題，列舉生活中見到的抽水機(jī)應(yīng)用場景，如洗車行、游泳池?fù)Q水等。

-設(shè)計(jì)意圖：通過播放貼近生活的視頻，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生對抽水機(jī)工作原理的好奇心和探究欲望，為后續(xù)教學(xué)活動做好鋪墊。

2.知識回顧（5分鐘）

-教師活動：借助PPT展示大氣壓強(qiáng)的相關(guān)圖片和實(shí)驗(yàn)，如馬德堡半球?qū)嶒?yàn)、覆杯實(shí)驗(yàn)等，提問：“同學(xué)們，我們之前學(xué)習(xí)了大氣壓強(qiáng)，誰能說一說大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是什么？”“大氣壓強(qiáng)在生活中有哪些應(yīng)用呢？”引導(dǎo)學(xué)生回顧大氣壓強(qiáng)的知識。

-學(xué)生活動：觀察PPT展示內(nèi)容，回憶所學(xué)知識，回答大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因是空氣受重力且具有流動性，列舉生活中大氣壓強(qiáng)的應(yīng)用實(shí)例，如吸管吸飲料、吸盤掛鉤等。

-設(shè)計(jì)意圖：復(fù)習(xí)大氣壓強(qiáng)知識，喚起學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)，為理解活塞式抽水機(jī)工作原理奠定基礎(chǔ)，同時(shí)讓學(xué)生意識到物理知識的連貫性和實(shí)用性。

3.新課教學(xué)

-明確任務(wù)（5分鐘）

-教師活動：展示教材中簡易活塞式抽水機(jī)的圖片，提問：“同學(xué)們，我們今天的任務(wù)是制作一臺簡易活塞式抽水機(jī)，那你們想一想，一臺簡易活塞式抽水機(jī)要滿足哪些條件才能正常工作呢？我們又該如何制作呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考并討論。

-學(xué)生活動：觀察圖片，思考問題，小組內(nèi)討論交流，發(fā)表自己的觀點(diǎn)，如抽水機(jī)需要能抽水、結(jié)構(gòu)要合理等。

-設(shè)計(jì)意圖：明確本節(jié)課的核心任務(wù)，讓學(xué)生帶著問題思考，激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。

-任務(wù)分解-了解結(jié)構(gòu)與原理（10分鐘）

-教師活動：通過多媒體展示活塞式抽水機(jī)的詳細(xì)構(gòu)造圖，包括出水管、圓筒、活塞（跟筒壁緊密接觸且可上下移動）、閥門A、B（只能向上開啟）、進(jìn)水管等，并播放其工作的動態(tài)視圖。一邊展示一邊講解：“同學(xué)們，我們先來了解活塞式抽水機(jī)的結(jié)構(gòu)，這個(gè)是出水管，水從這里流出；這是圓筒，活塞在里面運(yùn)動；活塞上有兩個(gè)閥門A和B，它們很特別，只能向上開啟?，F(xiàn)在我們來看它是怎么工作的，當(dāng)提起活塞時(shí)，閥門A受到大氣壓的作用而關(guān)閉，活塞的下面空氣稀薄，氣壓小于外界的大氣壓，于是，低處的水受到大氣壓的作用推開閥門B進(jìn)入圓筒?！敝v解過程中適時(shí)提問，如“同學(xué)們，此時(shí)閥門B為什么能被推開呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考。

-學(xué)生活動：認(rèn)真觀察多媒體展示內(nèi)容，仔細(xì)聽教師講解，積極回答教師提問，理解活塞式抽水機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，對于不理解的地方及時(shí)提問。

-設(shè)計(jì)意圖：將復(fù)雜的抽水機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，利用多媒體直觀展示，幫助學(xué)生建立清晰的物理模型，化抽象為具體，便于學(xué)生理解和掌握。同時(shí)通過提問互動，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，加深對知識的理解。

-任務(wù)分解-材料選擇與設(shè)計(jì)（10分鐘）

-教師活動：提問：“如果要制作一個(gè)活塞式抽水機(jī)，我們應(yīng)如何選擇材料？應(yīng)注意哪些問題呢？”組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，然后請各小組代表發(fā)言。之后總結(jié)：“選擇材料時(shí)，盡量選取身邊常見的，容易獲取的，比如我們可以用廢棄的塑料瓶來制作圓筒和活塞。同時(shí)選取圓筒的材料時(shí)，應(yīng)充分考慮密封性，要能夠和選取的活塞緊密貼合；制作閥門時(shí)要設(shè)計(jì)成只能向上開啟的活動閥門，可以用塑料片和膠帶等材料制作。所有選取的材料還應(yīng)考慮一定的耐用性。我們還要對抽水機(jī)進(jìn)行簡單設(shè)計(jì)，比如確定各部件的尺寸和連接方式。”

-學(xué)生活動：小組討論材料選擇和設(shè)計(jì)問題，各小組代表發(fā)言分享討論結(jié)果，聽取教師總結(jié)，理解材料選擇和設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。

-設(shè)計(jì)意圖：通過討論和教師引導(dǎo)，讓學(xué)生明白材料選擇和設(shè)計(jì)對抽水機(jī)性能的影響，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

-制作簡易活塞式抽水機(jī)（20分鐘）

-教師活動：出示制作材料，如一個(gè)用來裝洗滌液的空瓶子、一根筷子、一塊塑料片、一個(gè)玻璃球、一塊橡皮膏、一根塑料管、膠水、剪刀等，并展示制作步驟：

-剪下瓶子的瓶底，瓶子上部作為抽水機(jī)的圓筒。把瓶底再略剪一小部分作為活塞，使瓶底的外徑與瓶子的內(nèi)徑相吻合。

-在瓶子的側(cè)壁上打一個(gè)出水口，插上一段塑料管作為出水管，拔掉瓶蓋上的小帽，把瓶口作為進(jìn)水口。

-在活塞上打兩個(gè)孔A、B，中間的孔A用來固定筷子。用橡皮膏把塑料片的一邊黏在活塞上，使塑料片能蓋住孔B，作為一個(gè)閥門。

-把玻璃球放到瓶子里作為另一個(gè)閥門。裝上活塞，抽水機(jī)就組裝好了。

在學(xué)生制作過程中，教師巡視各小組，及時(shí)給予指導(dǎo)和幫助，提醒學(xué)生注意安全使用工具。

-學(xué)生活動：小組分工合作，按照教師展示的步驟和方法進(jìn)行制作，在制作過程中積極思考，嘗試解決遇到的問題，如活塞與圓筒不貼合、閥門制作不靈活等。

-設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生親自動手制作，在實(shí)踐中加深對抽水機(jī)結(jié)構(gòu)和原理的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和問題解決能力，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)到成功的喜悅。

-測試與改進(jìn)（15分鐘）

-教師活動：指導(dǎo)學(xué)生將制作好的抽水機(jī)進(jìn)行測試，將進(jìn)水管放入水中，上下移動活塞，觀察抽水情況。提問：“同學(xué)們，在測試過程中，你們發(fā)現(xiàn)抽水機(jī)存在哪些問題呢？”引導(dǎo)學(xué)生分析問題并提出改進(jìn)措施。

-學(xué)生活動：進(jìn)行抽水機(jī)測試，觀察抽水現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)漏水、抽水不暢等問題，小組討論分析原因，提出改進(jìn)方案，如加固密封處、調(diào)整閥門位置等，并對抽水機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。

-設(shè)計(jì)意圖：通過測試環(huán)節(jié)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力。在改進(jìn)過程中，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)讓學(xué)生明白科學(xué)探究是一個(gè)不斷完善的過程。

4.展示交流（10分鐘）

-教師活動：組織各小組展示制作的簡易活塞式抽水機(jī)，要求小組代表介紹制作過程、遇到的問題及解決方法、抽水機(jī)的工作效果等。然后引導(dǎo)其他小組進(jìn)行評價(jià)，從材料是否易得、組裝的方便性、使用時(shí)的效果、耐用性等方面進(jìn)行評價(jià)，并提出建議。

-學(xué)生活動：各小組展示作品，分享制作經(jīng)驗(yàn)和心得，認(rèn)真聽取其他小組的評價(jià)和建議，對自己小組的作品進(jìn)行反思和總結(jié)。

-設(shè)計(jì)意圖：通過展示交流，為學(xué)生提供展示自我的平臺，培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力和自信心。同時(shí)，學(xué)生在相互評價(jià)和交流中，拓寬思路，學(xué)習(xí)他人的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步完善自己的作品，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和合作學(xué)習(xí)能力。

5.課堂總結(jié)（5分鐘）

-教師活動：與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，包括活塞式抽水機(jī)的工作原理、制作方法和步驟，以及在制作過程中運(yùn)用到的物理知識和解決問題的方法。強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科實(shí)踐的重要性，鼓勵學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中，積極運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。

-學(xué)生活動：認(rèn)真聽講，回顧本節(jié)課內(nèi)容，回答教師提問，分享自己在本節(jié)課中的收獲和體會。

-設(shè)計(jì)意圖：梳理本節(jié)課知識，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系，強(qiáng)化重點(diǎn)內(nèi)容。通過學(xué)生分享收獲，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)給予鼓勵和指導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)歸納能力。板書設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡易活塞式抽水機(jī)

一、工作原理

1.活塞運(yùn)動

-上升：氣體體積增大，壓強(qiáng)減小

-下降：氣體