3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器---2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）上册

配套中学科粤版 第三单元 3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 一、教材分析 本章节内容位于科粤版（2024）九年级上册第三单元，聚焦于 “水的净化与自制净水器” 这一跨学科实践活动。水作为维持生命的重要物质，其净化知识与生活紧密相连。通过对沉淀法、过滤法、吸附法等水净化方法的探究，不仅能让学生掌握混合物分离的一般思路与方法，还能引导学生将化学知识运用到实际生活中。自制净水器这一实践环节，更是培养学生动手能力、创新思维以及团队协作能力的重要途径，同时也让学生深入理解水净化的原理和过程，关注饮用水安全与人体健康的关系 ，体现化学学科的实用性和社会价值。 二、教学目标 学生能够熟练掌握水的净化方法，包括沉淀法、过滤法和吸附法，了解各方法的原理和操作要点；学会设计、制作简易净水器，并能对其进行测试和优化；能够准确描述自来水的生产过程。 通过实验探究、小组讨论等活动，培养学生观察、分析、解决问题的能力，以及团队合作和自主学习的能力；在自制净水器的过程中，提升学生的动手实践能力和创新思维，形成混合物分离的一般思路与方法。 三、教学重难点 教学重点：沉淀、过滤、吸附等净水方法的原理和操作；自制净水器的设计与制作；自来水的生产过程。 教学难点：培养学生动手实验的能力，确保学生在自制净水器和实验操作中规范、准确地完成任务；引导学生深入理解混合物分离的思路与方法，能灵活运用所学知识解决实际问题；分析不同净水器净水效果差异的原因，并进行优化 。 四、教学过程 导入： 引发学生对水净化的思考。提问学生：“你们知道我们日常生活中用的水是怎么从自然界的水变成可以饮用的水吗？” 引导学生思考水净化的必要性和重要性，从而导入本节课的主题 —— 水的净化与自制净水器。 水的净化基础知识讲解：运用 PPT 展示，讲解水的净化定义，即通过各种方法去除水中的杂质、细菌、病毒等，使水达到可使用或饮用的标准。详细介绍沉淀法，包括静置沉淀和吸附沉淀。说明静置沉淀是让水中的不溶性大颗粒物质在重力作用下沉降到底部；吸附沉淀则是加入明矾等絮凝剂，明矾溶于水后形成胶状物，吸附水中悬浮的小颗粒杂质，使其沉淀。展示相关实验图片或动画，让学生更直观地理解沉淀过程。讲解过滤法，展示过滤装置图，介绍过滤需要的仪器，如漏斗、滤纸、玻璃棒、烧杯、铁架台等。强调过滤操作的 “一贴、二低、三靠” 原则：“一贴” 是指滤纸紧贴漏斗内壁；“二低” 是滤纸边缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；“三靠” 是指倾倒液体的烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃棒的末端轻轻靠在三层滤纸的一边，漏斗下端的管口紧靠承接滤液的烧杯内壁。通过动画演示或视频展示正确和错误的过滤操作，让学生清楚了解过滤操作要点。介绍吸附法，重点讲解活性炭的吸附作用。活性炭具有疏松多孔的结构，表面积大，能吸附水中的色素、异味以及部分可溶性杂质。展示活性炭净水器的结构示意图，让学生了解活性炭在净水器中的应用。 自制净水器案例分析：介绍其基本原理，都是利用不同材料的过滤和吸附作用，对水进行净化。以一个简单的自制净水器为例，详细讲解制作步骤：准备一个空塑料瓶，将其底部剪掉，瓶口朝下，倒置在一个支架上。在瓶中依次放入纱布、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉等材料。小卵石和石英砂主要用于过滤较大颗粒的不溶性杂质，活性炭用于吸附色素和异味，蓬松棉进一步过滤细小杂质。强调各层材料的作用和放置顺序的合理性。将学生分成小组，每组发放制作自制净水器的材料和工具，让学生按照讲解的步骤进行制作。在学生制作过程中，教师巡视指导，提醒学生注意安全，如使用剪刀等工具时要小心，同时纠正学生的错误操作，如材料放置不紧密等问题。 实验操作与测试：各小组完成自制净水器的制作后，进行净水实验。准备一些浑浊的水（可以是含有泥沙、色素等杂质的水），让学生将浑浊的水缓慢倒入自制净水器中，观察水的净化过程和流出的水的变化。引导学生观察并记录：流入净水器的水的颜色、浑浊程度；流出净水器的水的颜色、浑浊程度，是否还有异味等。在实验过程中，提醒学生注意观察水流速度，思考如果水流速度过快或过慢可能会对净水效果产生什么影响。实验结束后，让学生对自己小组制作的净水器的净水效果进行初步评价，如是否达到了预期的净化效果，还有哪些地方需要改进等。 小组讨论：组织学生进行小组讨论，讨论以下问题：分析自己小组制作的净水器在净化过程中存在的问题，如哪些杂质去除效果不理想，原因可能是什么？对比其他小组的净水器，思考他们的设计有哪些优点和不足，可从材料选择、结构设计等方面进行分析。讨论如何改进自制净水器的设计，提高净水效果，如更换材料、调整材料的顺序或增加过滤层数等。每个小组推选一名记录员，记录小组讨论的结果。教师巡视各小组讨论情况，适时参与讨论，引导学生深入思考，鼓励学生积极发表自己的观点和想法。 成果展示与交流：各小组派代表上台展示自己小组讨论的成果，包括对自制净水器净水效果的分析、存在的问题以及改进方案。展示过程中，要求代表结合自制净水器实物或设计图进行讲解，让其他同学更清楚地了解其设计思路和讨论结果。其他小组的同学可以提问、质疑或提出自己的建议，进行互动交流。教师在学生展示和交流过程中，进行点评和总结。肯定学生的优点和创新之处，如独特的材料选择、巧妙的结构设计等；同时指出存在的问题和不足，并给出针对性的建议，如进一步优化材料的搭配、改进实验操作等，引导学生进一步完善自制净水器的设计。 课堂总结：与学生一起回顾本节课的主要内容，包括水的净化方法（沉淀、过滤、吸附）的原理和操作要点，自制净水器的制作过程、净水原理以及对其净水效果的分析和改进。强调水的净化在日常生活和社会发展中的重要性，鼓励学生在课后继续关注水的净化问题，尝试用不同的材料和方法制作净水器，进一步提高自己的实践能力和创新思维。 习题巩固： 1、选择题：今年，我国西藏靠尼泊尔地区边界发生了多起地震，灾区饮用水被严重污染，为确保灾民的生活用水安全，急需对水进行净化处理，下列措施中，不属于净水方法的是（ ） A. 吸附沉淀 B. 过滤 C. 静置沉淀 D. 加肥皂水 答案：D。加肥皂水是用于检验水是硬水还是软水，不属于净水方法。 2、选择题：学习水的净化后，同学们自制了简易净水器（如右图所示）。关于该净水器的说法正确的是（ ） A. 能除去水中的色素和异味 B. 能对水进行杀菌消毒 C. 能把河水变成纯净物 D. 能降低自来水的硬度 答案：A。活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和异味；该净水器不能杀菌消毒，不能将河水变成纯净物，也不能降低水的硬度。 3、填空题：市场上某活性炭净水器示意图如右图，请回答： 活性炭层的作用是过滤和________。 为了使水与活性炭充分接触，达到更好的净化效果，待处理的水应该从________（填 “a” 或 “b”）端通入。 答案：①吸附；②b。活性炭层有过滤和吸附作用；水从 b 端通入能使水与活性炭充分接触。 4、工艺流程题：“生命吸管” 是一种可以随身携带的小型水净化器，经其净化后获得的直饮水含有益矿质元素。离子交换树脂可有效去除重金属离子、软化水质。 活性炭可以除去水中的色素和异味，是利用其________性。 钠离子直径小于 0.001 微米，“生命吸管”________（填 “能” 或 “不能”）淡化海水。 “生命吸管” 净化后的水属于________（填 “纯净物” 或 “混合物”）。 碘树脂可杀菌消毒，生活中还可通过________来杀灭细菌。 “生命吸管” 使用一定时间后，流速会明显变慢，可能的原因是________。 答案：①吸附；②不能；③混合物；④煮沸；⑤过滤的杂质过多，堵塞了过滤层。 五、教学反思 激发学习兴趣：课程开始展示受污染水与清澈饮用水的对比图片，成功吸引学生注意力，引发他们对水净化的好奇与思考，有效激发学习兴趣，为后续教学活动顺利开展奠定良好基础。比如在讲解水净化基础知识时，学生们都能专注听讲，积极回应提问。 实践能力提升：通过自制净水器的实践环节，学生们的动手能力得到极大锻炼。从设计净水器结构到选择材料、动手组装，每个步骤都让他们更深入理解水净化原理。在实验操作与测试阶段，学生们认真观察水净化过程并记录数据，小组讨论时也能积极分析问题、提出改进方案，如有的小组发现活性炭吸附效果好，便思考如何增加活性炭用量和接触面积以提升净水效果。 跨学科思维培养：本次教学注重跨学科知识融合，引导学生运用化学、物理知识解决水净化问题。在讲解过滤原理时，联系物理中物质分离知识；在分析活性炭吸附作用时，结合其物理结构特点，拓宽学生学科视野，培养跨学科思维。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$