第九章　第4節(jié)　跨學(xué)科實踐：制作簡易活塞式抽水機

第4節(jié)跨學(xué)科實踐:制作簡易活塞式抽水機2024年夏天,小明回到農(nóng)村老家度過了一個愉快的假期。在老家,他發(fā)現(xiàn)了一個抽水機,在家人的指導(dǎo)下,他成功地利用抽水機抽出了甘甜的泉水。突然他對抽水機產(chǎn)生了濃厚的興趣,他決定也在家自己制作一個簡易的抽水機。項目一:認(rèn)識活塞式抽水機的原理1.小明取一個注射器,將針頭插到裝有水的盆中,向上拉動活塞,可以觀察到注射器中的水柱上升,是大氣壓強將水壓入注射器的。

2.小明發(fā)現(xiàn),利用注射器可以讓水從低處上升到高處,但是如果向下壓活塞,水就又壓回盆中。于是查閱資料,進(jìn)一步了解抽水機的構(gòu)造。(1)甲圖中,提起活塞,閥門A關(guān)閉,大氣壓強迫使水推開閥門B,進(jìn)入圓筒;

(2)乙圖中,閥門B關(guān)閉,活塞下面的水推開閥門A,涌入活塞上面;

(3)丙圖中,再提起活塞時,閥門A關(guān)閉,它上面的水從水管流出,大氣壓迫使水推開閥門B,水就進(jìn)入圓筒。

3.經(jīng)過學(xué)習(xí),小明認(rèn)識到了活塞式抽水機是利用大氣壓強工作的。大氣壓強有一定的數(shù)值,能夠支撐起的水柱也有一定的高度,假設(shè)當(dāng)時的氣壓為p0=1×105Pa,則活塞式抽水機最多能夠抽起10m深處的水。(水密度為1×103kg/m3)

項目二:制作簡易活塞式抽水機模型認(rèn)識了活塞式抽水機的原理后,小明決定動手制作抽水機模型。他找來了一個用來裝洗滌液的空瓶子,一根筷子,一個玻璃球,一塊橡皮膏,一根塑料管制作了如圖甲所示的模型。(1)小明剪下瓶子的瓶底,瓶子上部作為抽水機的圓筒,把瓶底再略剪小一部分,作為活塞。若瓶子厚度忽略不計,則活塞的直徑大致上應(yīng)該與圓筒的直徑相等;若活塞直徑過小,可能出現(xiàn)的問題是:漏氣,無法將水抽起來。

(2)小明在使用模型抽水時發(fā)現(xiàn)活塞拉動的時候有點困難,為了解決這個問題可以采取的措施是:在活塞的外徑上涂上潤滑油。

(3)接下來,小明又繼續(xù)制作了另一個簡易抽水機,如圖乙所示,將一根兩端開口的塑料管插入桶內(nèi)的水中。①一只手將塑料管上方管口堵住,另一只手緩慢向上提起塑料管,提起一段距離后會發(fā)現(xiàn)管內(nèi)水面高于管外水面,此時大氣壓大于管內(nèi)氣壓(選填“大于”“小于”或“等于”)。

②在利用該裝置抽水時,一只手握緊塑料管并讓其快速上下運動,另一只手放在塑料管上方管口處,當(dāng)塑料管向上運動時,手堵住上方管口;當(dāng)塑料管向下運動時,手松開上方管口。重復(fù)以上操作,可將水通過塑料管從上方管口噴出。請你對這一現(xiàn)象加以解釋。堵住管口,塑料管向上運動,封閉氣體壓強變小,小于外界大氣壓,所以在外界大氣壓的作用下,水進(jìn)入塑料管,管內(nèi)水面高于管外水面,然后