高度的测量及水泵的工作过程

1、高度的测量及水泵的工作过程湖北省鄂州市汀祖中学 赵烈峰 探究背景：我们农村每年发生干旱，今年又发生了前所未有的干旱，学校附近的一个村，正准备从水库抽取农田灌溉用水，拟安装一套流量为300米/秒左右的泵站，为了选择适当量程的水泵，需对实际扬程进行测量并以此为依据选择恰当的泵址。为此，我设计了一次物理研究性学习的活动。活动内容：参观抗旱的水电站及测量水泵的扬程活动目的：1，应用光沿直线传播、重垂线原理、液体内部压强的规律解决简单问题。2，知道摩擦生热、电动机工作原理、离心式水泵的组成部分。3，理解离心泵工作时的实际扬程、实际压水扬程和实际吸水扬程。4，培养热爱科学、应用科学知识解决实际问题的能力。

2、活动准备：1，预备知识：阅读大气压强、电动机工作原理等知识。2，观看离心式水泵的原理模型。3，组织安排：以班为单位，参观前与抽水站的技术人员取得联系，作好观察记录，进行安全与纪律教育。活动过程： 目测：被灌溉的农田在一坡形山地以西，水泵必须把水抽上坡顶的水渠中。坡面长约150 米，呈曲折蜿蜒状。以水库边15米一根架线给泵站供电的电线杆为比照，对坡高进行目测约为2530米。 离心式水泵原理简介（泵站技术人员）： 离心式水泵通常叫离心泵，如图是它的示意图，它的主要部分是泵壳和装在泵壳里的叶轮。叶轮的轴跟电动机或柴油机的轴相连，水泵启动前，先往泵壳里灌满水，启动后，叶轮在电动机带动下高速旋转，泵壳里

3、的水也随叶轮离速旋转，同时被甩入出水管中，这时叶轮转轴附近压强减小，大气压迫使低处的水推开底阀，沿进水管进入泵壳。进来的水又被甩进出水管这样就不断把水抽到高处。 学生根据实地勘察情况后，分组提出测量设计方案，提交设想报告书。包括测量所依原理、方法、器材、表格等。现将报告书主要内容分类简述如下。 方法一： 1.原理：根据光的直线传播与重力的方向总是竖直向下的原理，提出了实际扬程的测量方法，如图。 2.器材：细线两根，其中一根m左右，作水平线用，另一根作悬挂小重物用，长m左右，小钉、等腰直角三角板、三角架。8080cm刻有中线的平板、钓鱼杆（可伸缩）一根。 3.测量过程与数据处理方法： 将刻有中线

4、的平板固定于三角支架，用等腰直角三角板去校验平板是否水平。作法：在直角顶点钉上一颗小钉，斜边上刻一中点，用线系住重物的一端，另一端系在钉子上。当平板水平时，细线通过斜边中点。东西、南北两个方向都要进行水平校验。 根据光的直线传播原理，沿着水平板上的直线向水边瞄过去，手持钓鱼杆的同学拉伸钓鱼杆（钓鱼杆的顶点用红线打结，便于观察），使鱼杆的顶点刚经过视线上，将m长细线的一端固定于水平板上，细线掠过水平板向外延伸到斜坡点，用皮尺测量鱼杆的长度，此时鱼杆的长度即为点到水面的高度h.可根据实际情况选择适当数量的点，运用此法依次测量点到点的高度hhCO，点到点的高度hCE,从而得到实际总扬程 hAO+hB

5、A+ +hCE=hCO，吸水扬程为h，压水扬程为h 方法二：1，原理：连通器原理2，器村：10米长橡皮管1根，1.2米长厚壁玻璃管2根，1.3米左右长刻度尺2根，3.测量过程（只用橡皮管来检验是否水平，其它操作基本相同） 方法三：1.原理：大气压强随高度变化的原理。2.器材：无液气压计。3.方法：测量水面处大气压，测量坡顶大气压，其压强差P=P下P上，依每升高12米大气压强降低1mm汞柱高的原理计算出实际扬程。 此外，还有学生根据重力方向是竖直向下的原理自行设计制作器材进行了测量。 学生根据自己选项用的测量方法，选用或自制器材进行分组实验。在测量中发现问题，提出解决问题的方法直至问题解决。最后，通报测量结果，对测量结果进行讨论评析，作出结论。 学生讨论： ，为什么利用大气压强与高度的变化原理测得的数据与实际相差很大？ ，利用重力方向竖直向下与光沿直线传播原理测量，产生误差的主要原因是什么？ ，实际总扬程究竟取多高？所选水泵的扬程应为多少？ ，为保证能抽出水来，根据地形的考察泵址选在哪里较合适？选择的依据是什么？ ，离心式水泵为什么能把水抽到任意高度？ 活动小结：，通过这次探究性活动的学习，使学生学到应用物理知识去解决实际问题的方法与步骤，从问题的提出到实施勘察、调查研究；从提出问题的方法到方法的可行性分析、方法的选择；从具体的实施、取得数据到数据的分析，最后到问题的解决、得出