在生產(chǎn)生活中，人們經(jīng)常需要將水從低處抽到高處，方法和工具有很多種。其中有一種活塞式抽水機(jī)，利用人力反復(fù)提壓手柄就可以抽水，我們就借助日常生活中最常見的可樂瓶，自己動(dòng)手制作一臺簡易活塞式抽水機(jī)吧。

一、物理學(xué)原理

大氣壓強(qiáng)：理解大氣壓強(qiáng)是抽水機(jī)工作的基礎(chǔ)，即大氣壓能夠支持一定高度的水柱。

氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系：掌握氣體壓強(qiáng)隨體積變化而變化的原理，當(dāng)活塞向上移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)體積增大，壓強(qiáng)減小，從而允許水被壓入；當(dāng)活塞向下移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)體積減小，壓強(qiáng)增大，將水推出。

單向閥門的原理：理解單向閥門如何控制水流方向，確保水在活塞上升時(shí)進(jìn)入缸內(nèi)，在活塞下降時(shí)不回流。

二、實(shí)踐操作能力

1.材料選擇與準(zhǔn)備：

可口可樂瓶：2個(gè)，洗凈并去掉標(biāo)簽。自行車輻條：1根，吸管：1根，瓶蓋1個(gè)+1根寸釘，熱熔膠槍及配套膠棒，膠帶，剪刀，美工刀，打孔器等。

2.制作步驟

圓筒制作：將一個(gè)可口可樂瓶擰下瓶蓋，瓶口向下作為抽水機(jī)圓筒，用剪刀在距瓶底3cm左右的位置，將可樂瓶剪成兩部分，在瓶底的中心鉆一個(gè)小孔，孔的大小應(yīng)略大于自行車輻條的直徑，以便輻條能夠輕松穿行。

活塞制作：將另一個(gè)可口可樂瓶從瓶蓋向下至瓶肩3/4處，用剪刀剪下。在這個(gè)瓶蓋的中心鉆一個(gè)小孔，孔的大小應(yīng)略小于自行車輻條的直徑，以便輻條能夠緊密穿過，瓶蓋和這部分瓶肩共同作為活塞，自行車輻條作為活塞桿。

活塞單向閥門制作：在作為活塞的瓶蓋內(nèi)側(cè)，使用剪刀和打孔器制作單向閥門的出水口，在出水口處用膠帶貼合一片大小適中的塑料片作單向閥門，以確保水流順暢而不倒流。

圓筒單向閥門制作：瓶蓋1個(gè)+1根寸釘，寸釘用熱熔膠固定在瓶蓋外中點(diǎn)處作為單向閥門，放在倒置作為圓筒的可樂瓶內(nèi)部瓶口處作為圓筒單向閥門。確保其能夠隨著水流的方向自動(dòng)開關(guān)。

安裝出水管：選擇一根吸管作為出水管，在圓筒距上端5cm的適當(dāng)位置鉆一個(gè)孔，將出水管插入并用熱熔膠固定好，確保其不會漏水。

3.測試與調(diào)整：將整個(gè)裝置裝滿水，注意水位應(yīng)低于出水口。上下移動(dòng)活塞桿，觀察水是否能通過單向閥門被有效吸入并排出。特別注意檢查單向閥門的工作效果，確保水在活塞上升時(shí)能夠進(jìn)入瓶內(nèi)，而在活塞下降時(shí)不會回流。

如果發(fā)現(xiàn)有漏水或回流現(xiàn)象，檢查各連接處的密封性和單向閥門的工作效果，并進(jìn)行必要的調(diào)整。

4.展示與交流：一旦測試成功，你的簡易活塞式抽水機(jī)就制作完成了。將抽水機(jī)的進(jìn)水管插入盛水的大杯子中。觀察水被不斷抽出的過程，注意觀察活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，單向閥門的開啟和關(guān)閉情況。學(xué)生能用大氣壓及氣體壓強(qiáng)隨體積變化的原理，闡述活塞式抽水機(jī)整個(gè)工作過程。

總結(jié)制作過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出改進(jìn)方案。反思跨學(xué)科實(shí)踐對個(gè)人知識結(jié)構(gòu)和能力培養(yǎng)的作用。

三、 工具使用技能

1.熱熔膠槍的使用：掌握熱熔膠槍的使用方法，包括如何加熱膠棒、如何控制膠量以及如何在不同材料上進(jìn)行粘合。

2.剪刀的使用：能夠熟練使用剪刀進(jìn)行裁剪和打孔，確保材料尺寸和形狀符合設(shè)計(jì)要求。

3.其他輔助工具的使用：如打孔器、螺絲刀等，用于完成特定的制作步驟。

四、 跨學(xué)科知識融合

1.物理與工程學(xué)的結(jié)合：將物理學(xué)原理應(yīng)用于實(shí)際工程問題中，通過制作抽水機(jī)來引導(dǎo)學(xué)生從物理、材料科學(xué)、工程設(shè)計(jì)等角度討論抽水機(jī)的制作過程和原理，加深對物理概念的理解和應(yīng)用能力。

2.創(chuàng)新思維與問題解決：在制作過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和問題解決能力，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試不同的設(shè)計(jì)方案和材料組合，探討如何將這一原理應(yīng)用于實(shí)際生活中，如農(nóng)村壓水井、水泵等。

五、 安全意識

1.操作安全：在使用熱熔膠槍等高溫工具時(shí)注意安全操作規(guī)范，避免燙傷等意外事故的發(fā)生。

2.材料安全：確保所選材料無毒無害且適合用于制作抽水機(jī)。

通過本次跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅掌握了活塞式抽水機(jī)的制作方法和原理，還深刻體會到了跨學(xué)科學(xué)習(xí)的重要性和樂趣。希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)和生活中，能夠繼續(xù)運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，不斷提升自己的綜合素質(zhì)和能力。