第三节 活塞式抽水机和离心泵

教学设计示例

　　教学过程：

　　一、新课引入——故事引入：请一名学生读下面的故事，或请一些学生课前阅读本故事，上课时向同学们分角色扮演．

　　故事：伽利略被教廷宣布监禁后，因为他身体实在过分虚弱，便由他的一些老朋友作

　　保，监外执行，到佛罗伦萨郊外树林里找了一间小屋，悄悄地隐居起来，于是他也就慢慢地被人忘了．

　　当时佛罗伦萨正处于义大利南北通大道上，人口以达十万，手工业工厂发达，仅毛纺场就达三百多家，而且并不是自产自销，原料来自义大利，染料来自埃及，产品又销到英、法．世界各地的商人南来北往好不热闹．要说文化，这里又是文艺复兴的重要基地，一些有名气的代表人物都是这里的人氏．伽利略就不用说了，还有写《神曲》的诗人但丁，画《蒙娜丽莎》的达·芬奇，制作《大卫》雕像的米开朗琪罗，建了着名的无柱圆顶教堂的建筑师伯鲁列斯基．这里虽是扼杀了一些如伽利略那样的新文化名人，但是就连那些上层贵族人物也不能抗拒着个新文明冲突．一些上层人物也是总想把自己打扮成有知识的样子，想把自己的庭院装修得更华丽些，好向市民们和外国商人炫耀一下自己．

　　现时这佛罗伦萨的大公爵塔斯坎宁别出心裁，要在自己家的院子里建一个大喷水池．

　　他想，这种阔气谁能比？钱是不发愁的，至于设计，他要亲自动手．他安排了水池、喷头、假山，还在池山之间种了国外引进的奇花异树，建了庭廊，亭间廊边遍设烛台，为的是夜间一样可以 饮畅游．为了加大水量，他又特别吩咐管家找来了打井工人，为喷水池专挖一口井．那井也挖好了，抽水机也装好了，只差机子一转，就可珠滚荷叶，银落水面，人们便可以隔着水帘，披着湿雾，跳化妆舞了．但这般光景公爵不准备一个人独享，这是一次向全市炫耀自己学识、财富、才华和风度的好机会．

　　这天，他选了一个良辰吉日，遍请了市内的头面人物，大工场场主，教授，艺术家，还有那些从波斯、西班牙等东西方来的富商大贾，还特地邀请着名的诺尔鲁神父来光临新水池“开喷典礼”．这天刚日压西天，公爵家的大门口就车塞马鸣，门内廊上庭上也早美酒侍候，佳肴等人了．不一会儿红烛高照、华灯齐放，乐声轻轻地漫上了树梢屋顶．这时塔斯坎宁公爵举起一杯红酒笑容满面地说：“各位先生，今天本公爵亲自设计的喷水池竣工，特邀你们来参观一下我的杰作，并参加我们家庭庆祝舞会，我和我的夫人及全家表示非常的感谢．让我们大家为这项庭院工程的胜利竣工来干一杯．”

　　接着就听一阵酒杯相碰的叮当之声．然后公爵向早就在庭外侍候地工匠一挥手：“开始抽水！”可是这水井里的水半天也抽不到地面上，更不用说从喷头里喷出来了．那些工匠摇着抽水机的摇把累的满头大汗，只听那水好像是提到了半腰，可是咕噜一声，就向人噎了气一样，又下去了，公爵忙命工匠仔细检查一遍，每一个螺丝都看过了，机器完好，设计看不出有问题．现在就连公爵自己脸上也汗津津的了．

　　这时从贵宾席上走出一位年轻人来，他略带嘲弄地将公爵看了一眼说：“不要费劲了，今天这井里的水是不会上来了．”

　　“你怎么知道？”

　　“伽利略说的．”

　　这一句话就像是有人突然在席间放了一颗炸弹，顿时大家都惊呆了．伽利略不是早就被教会监禁了吗？怎么他的幽灵今天又出现在这里．

　　这青年看着这些吃惊的人们，哼了一声说：“你们当然把他忘了，可是不管你们忘不忘，地球照样还在转，这水照样不会听你们的话，上到地面来．下午，我刚从郊外回来，他老人家知道这里在打井，说，只要超过十米，水就别想上来！”

　　教师提问：“为什么?”

　　教师：我们用实验来模仿抽水机：一个细长的圆筒，用一个活塞插入筒中，活塞上安有提手，且把活塞推至远端，将筒插在水中，使活塞上提，水为什么跟着活塞上升？

　　学生回答：活塞推至远端时，活塞上提，筒内是真空，大气压就把水压上来．

　　教师：如果假想针管足够长，活塞能将水抽至多高？

　　学生：10米．

　　二、新课教学：

（一）活塞式抽水机

　　教师设置疑问，引起学生思考，刺激求知欲，锻炼创新能力：问：当活塞再往下压时，水从注射器插针孔喷出．能不能设计一种活塞向上提，水进入注射器，活塞向下压，水不会流出，也就是说，只准水进，而不准水出，谁能想出办法来，请举手回答．

　　学生分组讨论，说出方案．例如：在圆筒下面安装一门，这个门又只能向上开让水进，向下关闭而不能让水流出．

　　教师问：水越进越多，总要找个出口，这个出口要开在什么位置，就能达到把水从低处送到高处的目的？

　　学生：在圆筒上方开一个口就能达到把水从低处送到高处了．

　　教师：这个实验有重要的实用价值．活塞式抽水机就是这个道理．人类的生活处处离不开水，最多见的是农田灌溉、农村的食用水、工业生产用水等都需要从河里和地下才层抽取，所以抽水机是常用的设备．

　　抽水机的原理就是利用大气压强把水压上来，就如刚才的实验．问题是需要把水从活塞下面设法移到上面，这个问题是这样解决的．

　　1．观察抽水机的模型．这是个抽水机的模型，我们把它的细管伸到水面下，提起活塞，水随活塞上升，这是大气压的作用（边讲解边演示），反复上提活塞，水从活塞上边的出水管流出．

　　2．我们来看看它的构造．抽水机的圆筒底部有一个阀门，它只能向上开启．活塞上也有一个阀门，也只能向上开启．大家通过看动画一起分析它的工作过程，演示动画．

　　3．请大家看书第134页的图，注意不仅要懂看图并填好图旁的说明，还应同时回忆刚才的分析，理解工作过程．

　　学生自己看书学习，进行知识的建构．

　　4．教师指出活塞式抽水机的工作原理是利用大气压强，所以抽水高度是有限的．从理论上讲，当水上升大约10米高时，水柱产生的压强等于大气压强，要把水抽得再高些，大气压就无能为力了，必须改用离心式水泵．

（二）离心泵的构造和工作原理

　　1、学生随堂实验：利用竹笔筒作棍子，在口杯内的水中不停的转动（回答实验观察到的现象：中心部分凹下去，水沿口杯边缘上升）．

　　2、讲述：同学们所做实验观察到的现象叫做离心现象（教师还可举出一些离心现象的例子）．

　　3、出示离心泵模型，讲解离心泵的构造，指出水泵起动前要灌满水，接着进行演示（演示时可请一位或两位学生协助）．然后播放动画，讲解水泵工作原理，重点指出水泵起动前灌满水的目的是排出泵内空气，使泵内中心部压强小于外界的大气压强，在大气压强作用下，水进入泵内，随叶轮旋转，把水甩入出水管．

　　讲述离心泵的扬程（课本图11—14）提出思考题：这三个扬程中哪些扬程不会超过10米．

　　4、简单介绍设备的选用（培养学生根据自身条件、根据需要选用物品，而不贪大求详的思想）．

　　抽水设备种类很多，除了活塞式抽水机、离心式水泵外还有各种人力、畜力带动的水车，电力带动的轴流泵、混流泵等等．但是选用什么样的设备还需根据所面临的任务，工作条件，设备的性能和价格等多种方面的因素综合分析．

　　活塞式抽水机构造简单、造价低廉、维修方便，人工操作，但是出水量小、提水高度小．离心式水泵出水量大、提水高度大，但是价格昂贵，还需有配套的动力机械．请大家根据下列情况，分析安装什么样的设备合适？

　　1．大型农场有大片农田，要解决农田的灌溉，应选用________．

　　2．农户用水需使用地下水，地下水层距地面大约5米，应安装______．

　　3．一片农田需用河水灌溉，水面距河岸高约20米，应选用________，它应安装在________．

　　最后教师指出：虽然有了抽水设备，也应注意节约用水，因为我国的水资源还比较紧张．

　　作业：课本P173练习1、2、3

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