物理跨学科实践：制作简易活塞式抽水机++2024-2025学年人教版八年级下册物理

《跨学科实践：制作简易活塞式抽水机》教案一、教学内容来源人教版初中物理八年级下册第九章压强第4节跨学科实践：制作简易活塞式抽水机。二、课时安排1课时（40分钟）三、教学目标（基于五个核心素养）1.物理观念：通过制作简易活塞式抽水机，让学生深入理解压强、大气压强等物理概念，认识活塞式抽水机的工作原理，能从物理学角度解释抽水机抽水的现象，形成正确的物理观念，理解物理知识与实际生活的紧密联系。2.科学思维：培养学生在制作过程中运用科学推理和科学论证的能力，分析活塞式抽水机各部分结构的作用以及工作过程中压强的变化情况。引导学生通过观察、实验等方法获取证据，对制作过程中出现的问题进行批判性思考和质疑，提高学生的科学思维水平。3.科学探究：学生在自主设计和制作简易活塞式抽水机的过程中，经历提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价等科学探究环节。培养学生的问题意识、实验设计能力、动手操作能力和团队协作能力，提高学生的科学探究素养。4.科学态度与责任：在制作过程中，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，鼓励学生勇于面对困难和挑战，不怕失败。让学生认识到科学技术对社会发展的重要影响，增强学生对科学的责任感，培养学生为科学事业贡献力量的意识。5.跨学科实践：引导学生综合运用物理、数学、化学、技术等多学科知识解决实际问题，体会跨学科知识的融合与应用。通过与其他学科知识的联系，拓宽学生的知识面，提高学生解决复杂问题的能力，培养学生的创新精神和实践能力。四、教学重难点1.教学重点：（1）理解活塞式抽水机的工作原理，掌握大气压强在抽水过程中的作用机制。（2）明确制作简易活塞式抽水机所需的材料、工具以及各部分结构的设计要求。（3）学会正确的制作方法和步骤，确保抽水机能够正常工作。2.教学难点：（1）如何引导学生将物理原理与实际制作相结合，解决制作过程中出现的诸如密封不严、活塞运动不顺畅等技术问题。（2）培养学生在制作过程中的创新思维和实践能力，鼓励学生对传统设计进行改进和优化，使抽水机达到更好的抽水效果。五、教学方法讲授法、实验法、小组合作法、讨论法六、教学过程（一）趣味实验导入新课（5分钟）1.展示实验：教师在讲台上进行“瓶吞鸡蛋”的实验。准备一个广口瓶和一个比瓶口略大的熟鸡蛋，将点燃的纸条放入瓶中，待纸条燃烧一会儿后，迅速将鸡蛋放在瓶口。学生观察到鸡蛋被“吞”进瓶中。2.提出问题：向学生提问“为什么鸡蛋会被瓶子吞进去呢？”引导学生思考。3.原理讲解：简要解释这是由于瓶内空气受热膨胀部分排出，瓶内气压减小，外界大气压将鸡蛋压入瓶中，从而引出本节课要学习的与大气压强密切相关的内容——制作简易活塞式抽水机。4.设计意图：通过有趣的实验激发学生的学习兴趣和好奇心，引发学生对大气压强现象的关注，自然地导入新课，为后续教学内容的展开做好铺垫。（二）知识讲解（8分钟）1.回顾知识：通过PPT展示，回顾之前学过的大气压强的相关知识，如大气压强的存在、大气压强的测量方法、标准大气压的值等。2.活塞式抽水机原理讲解：利用动画演示活塞式抽水机的工作过程，讲解其工作原理。活塞式抽水机主要由圆筒、活塞、阀门等部分组成。当活塞向上提升时，活塞下方的空气体积增大，压强减小，小于外界大气压强，在外界大气压的作用下，水推开进水阀门进入圆筒；当活塞下压时，活塞下方的空气体积减小，压强增大，大于外界大气压强，水推开出水阀门被压出抽水机。3.设计意图：帮助学生回顾旧知识，为理解活塞式抽水机的工作原理奠定基础。通过动画演示，直观形象地展示工作过程，使学生对抽象的原理有更清晰的认识。（三）材料与工具介绍（5分钟）1.展示材料与工具：在讲台上展示制作简易活塞式抽水机所需的材料和工具，材料包括塑料圆筒（如饮料瓶）、橡胶活塞（可利用废旧自行车内胎自制）、塑料软管、金属阀门（或自制简易阀门）、胶水、绳子等；工具包括剪刀、锥子、钳子等。2.介绍用途：向学生详细介绍每种材料和工具的用途，例如塑料圆筒作为抽水机的主体，提供水流动的空间；橡胶活塞用于改变圆筒内的气压；塑料软管用于连接各个部件，实现水的输送；金属阀门控制水的流向等。3.设计意图：让学生对制作所需的材料和工具有直观的认识，了解它们在制作过程中的作用，为后续的制作环节做好准备。（四）制作步骤讲解（7分钟）1.绘制设计草图：引导学生根据活塞式抽水机的工作原理，在纸上绘制简易活塞式抽水机的设计草图，标注出各个部件的位置和尺寸。强调设计草图的重要性，它是制作成功的关键一步。2.制作部件：讲解各个部件的制作方法，如利用剪刀将塑料圆筒裁剪成合适的长度和形状；用橡胶活塞材料制作活塞，注意活塞的大小要与圆筒内壁紧密配合，但又能灵活移动；利用锥子和钳子等工具制作简易阀门等。3.组装抽水机：讲解组装的顺序和方法，先将进水阀门安装在圆筒底部，用胶水固定；然后将活塞放入圆筒内，确保活塞能够自由上下移动；接着将塑料软管连接到圆筒的出水口；最后安装出水阀门并固定好。4.调试与检查：强调制作完成后要进行调试和检查，检查各部件连接是否紧密，有无漏水现象；活塞运动是否顺畅；阀门是否能够正常工作等。如发现问题，及时进行调整和修复。5.设计意图：详细讲解制作步骤，让学生明确制作的流程和方法，培养学生的动手实践能力和空间想象力。强调调试与检查环节，培养学生严谨认真的科学态度。（五）小组合作制作（10分钟）1.分组：将学生分成若干小组，每组4-5人，确保每个小组的学生都有不同的技能和特长，能够相互协作。2.发放材料与工具：为每个小组发放制作所需的材料和工具，提醒学生注意安全使用工具。3.制作过程：学生在小组内分工合作，按照之前讲解的制作步骤进行简易活塞式抽水机的制作。教师在各小组间巡视，观察学生的制作过程，及时给予指导和帮助，解决学生遇到的问题。4.设计意图：通过小组合作的方式，培养学生的团队协作能力和沟通能力。让学生在实践中运用所学知识，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。（六）成果展示与评价（5分钟）1.成果展示：每个小组派代表上台展示本小组制作的简易活塞式抽水机，并向全班同学介绍制作过程、遇到的问题以及解决方法。2.评价：其他小组的同学进行提问和评价，从抽水机的外观、结构合理性、抽水效果等方面进行评价。教师最后进行总结评价，肯定学生的努力和创意，同时指出存在的不足之处和改进方向。3.设计意图：通过成果展示，增强学生的自信心和成就感。评价环节促进学生之间的交流与学习，培养学生的批判性思维和表达能力。（七）课堂总结（3分钟）1.回顾内容：教师引导学生一起回顾本节课所学内容，包括活塞式抽水机的工作原理、制作材料、制作步骤以及在制作过程中遇到的问题和解决方法等。2.强调重点：重点强调大气压强在活塞式抽水机工作过程中的重要作用，以及跨学科知识在实际制作中的应用。鼓励学生在课后继续探索和改进简易活塞式抽水机的设计。3.设计意图：帮助学生梳理知识体系，强化重点内容，加深学生对本节课知识的记忆和理解。（八）布置作业（2分钟）1.作业布置：让学生回去后对自己小组制作的简易活塞式抽水机进行进一步改进和优化，提高抽水效果。并写一篇制作心得，记录制作过程中的收获、体会以及遇到的困难和解决方法。2.设计意图：通过作业巩固所学知识，培养学生的创新能力和反思总结能力。让学生在实践中不断提高对物理知识的应用能力和解决实际问题的能力。七、教学反思在本节课的教学过程中，通过趣味实验导入激发了学生的学习兴趣，学生积极参与小组合作制作，对活塞式抽水机的工作原理和制作方法有了较为深入的理解和掌握。但在教学中也存在一些不足之处，例如在