活塞式抽水机和离心泵教学示例-物理教案

（一）教学目的

　　1．了解活塞式抽水机的原理和工作过程。

　　2．了解离心式水泵的工作原理。

　　3．了解抽水设备应如何选用。

（二）教学重点 活塞式抽水机的原理。

（三）教学难点 活塞式抽水机的抽水高度。

（四）教学过程

　　一、复习

　　1．实验。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？

　　2．活塞下的水面上升到多高时不再上升？（学生讨论并回答）

　　水面上升是由于受到大气压强的作用。当活塞下的水柱压强等于大气压强时，水不再上升。由大气压的值可知，水柱的压强等于大气压强，即等于水银气压计内水银柱的压强时。水柱的高度大约是水银柱高度的13.6倍，即水柱的高度大约10米。

　　二、活塞式抽水机

　　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。大家再来观察它的工作过程（演示）。

　　3．请大家看书第134页的图，并填好图旁的说明。

　　4．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。

　　三、离心式水泵

　　离心式水泵的主要部分是泵壳和壳内的叶轮（配合挂图），叶轮的机轴跟电动机相连。水泵起动前，须先在泵壳内灌满水，使壳内的空气排出。起动后，叶轮在电动机的带动下高速旋转，泵壳里的水也随叶轮高速旋转。这样，由于水的惯性被甩入出水管内，叶轮周围的压强大大减小，大气压将低处的水压上来，推开底阀进入泵壳。如此循环下去，可以不断地把水抽上来并甩向高处。

　　离心式水泵的工作原理跟抽水机大体相同，都是大气压的作用。但是区别在于活塞式抽水机只是单一的大气压的作用，而离心式水泵是在抽水（大气压压水）的同时再用高速将水甩向高处。

　　离心式水泵中，靠大气压的作用将水吸上来的高度叫吸水扬程，高速旋转将水甩上去的高度叫压水扬程，二者之和是水泵的实际扬程。

　　四、选用最合适的设备

　　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________。

　　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。

　　五、作业