第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
2024年夏天,小明回到农村老家度过了一个愉快的假期。在老家,他发现了一个抽水机,在家人的指导下,他成功地利用抽水机抽出了甘甜的泉水。突然他对抽水机产生了浓厚的兴趣,他决定也在家自己制作一个简易的抽水机。
项目一:认识活塞式抽水机的原理
1.小明取一个注射器,将针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,可以观察到注射器中的水柱 ,是 将水压入注射器的。
2.小明发现,利用注射器可以让水从低处上升到高处,但是如果向下压活塞,水就又压回盆中。于是查阅资料,进一步了解抽水机的构造。
(1)甲图中,提起活塞,阀门 关闭,大气压强迫使水推开阀门 ,进入圆筒;
(2)乙图中,阀门B ,活塞下面的水推开阀门A,涌入活塞上面;
(3)丙图中,再提起活塞时,阀门 关闭,它上面的水从水管流出,大气压迫使水推开阀门B,水就进入圆筒。
3.经过学习,小明认识到了活塞式抽水机是利用 工作的。大气压强有一定的数值,能够支撑起的水柱也有一定的高度,假设当时的气压为p0=1×105 Pa,则活塞式抽水机最多能够抽起 m深处的水。(水密度为1×103 kg/m3)
项目二:制作简易活塞式抽水机模型
认识了活塞式抽水机的原理后,小明决定动手制作抽水机模型。他找来了一个用来装洗涤液的空瓶子,一根筷子,一个玻璃球,一块橡皮膏,一根塑料管制作了如图甲所示的模型。
(1)小明剪下瓶子的瓶底,瓶子上部作为抽水机的 ,把瓶底再略剪小一部分,作为 。若瓶子厚度忽略不计,则活塞的直径大致上应该与圆筒的直径 ;若活塞直径过小,可能出现的问题是: 。
(2)小明在使用模型抽水时发现活塞拉动的时候有点困难,为了解决这个问题可以采取的措施是: 。
(3)接下来,小明又继续制作了另一个简易抽水机,如图乙所示,将一根两端开口的塑料管插入桶内的水中。
①一只手将塑料管上方管口堵住,另一只手缓慢向上提起塑料管,提起一段距离后会发现管内水面高于管外水面,此时大气压 管内气压(选填“大于”“小于”或“等于”)。
②在利用该装置抽水时,一只手握紧塑料管并让其快速上下运动,另一只手放在塑料管上方管口处,当塑料管向上运动时,手堵住上方管口;当塑料管向下运动时,手松开上方管口。重复以上操作,可将水通过塑料管从上方管口喷出。请你对这一现象加以解释。第4节 跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
2024年夏天,小明回到农村老家度过了一个愉快的假期。在老家,他发现了一个抽水机,在家人的指导下,他成功地利用抽水机抽出了甘甜的泉水。突然他对抽水机产生了浓厚的兴趣,他决定也在家自己制作一个简易的抽水机。
项目一:认识活塞式抽水机的原理
1.小明取一个注射器,将针头插到装有水的盆中,向上拉动活塞,可以观察到注射器中的水柱 上升 ,是 大气压强 将水压入注射器的。
2.小明发现,利用注射器可以让水从低处上升到高处,但是如果向下压活塞,水就又压回盆中。于是查阅资料,进一步了解抽水机的构造。
(1)甲图中,提起活塞,阀门 A 关闭,大气压强迫使水推开阀门 B ,进入圆筒;
(2)乙图中,阀门B 关闭 ,活塞下面的水推开阀门A,涌入活塞上面;
(3)丙图中,再提起活塞时,阀门 A 关闭,它上面的水从水管流出,大气压迫使水推开阀门B,水就进入圆筒。
3.经过学习,小明认识到了活塞式抽水机是利用 大气压强 工作的。大气压强有一定的数值,能够支撑起的水柱也有一定的高度,假设当时的气压为p0=1×105 Pa,则活塞式抽水机最多能够抽起 10 m深处的水。(水密度为1×103 kg/m3)
项目二:制作简易活塞式抽水机模型
认识了活塞式抽水机的原理后,小明决定动手制作抽水机模型。他找来了一个用来装洗涤液的空瓶子,一根筷子,一个玻璃球,一块橡皮膏,一根塑料管制作了如图甲所示的模型。
(1)小明剪下瓶子的瓶底,瓶子上部作为抽水机的 圆筒 ,把瓶底再略剪小一部分,作为 活塞 。若瓶子厚度忽略不计,则活塞的直径大致上应该与圆筒的直径 相等 ;若活塞直径过小,可能出现的问题是: 漏气,无法将水抽起来 。
(2)小明在使用模型抽水时发现活塞拉动的时候有点困难,为了解决这个问题可以采取的措施是: 在活塞的外径上涂上润滑油 。
(3)接下来,小明又继续制作了另一个简易抽水机,如图乙所示,将一根两端开口的塑料管插入桶内的水中。
①一只手将塑料管上方管口堵住,另一只手缓慢向上提起塑料管,提起一段距离后会发现管内水面高于管外水面,此时大气压 大于 管内气压(选填“大于”“小于”或“等于”)。
②在利用该装置抽水时,一只手握紧塑料管并让其快速上下运动,另一只手放在塑料管上方管口处,当塑料管向上运动时,手堵住上方管口;当塑料管向下运动时,手松开上方管口。重复以上操作,可将水通过塑料管从上方管口喷出。请你对这一现象加以解释。
堵住管口,塑料管向上运动,封闭气体压强变小,小于外界大气压,所以在外界大气压的作用下,水进入塑料管,管内水面高于管外水面,然后塑料管快速向下运动,松开管口,由于惯性,水柱回落速度小于管向下运动速度,水柱相对于管口向上运动,水会从管口喷出
