实践：探究在干旱地区如何取水 （举一反三讲义）物理沪科版2024九年级全一册

第十三章 实践：探究在干旱地区如何取水 目录 【学习目标】...................................................................1 【思维导图】...................................................................1 【知识梳理】...................................................................2 知识点1. 收集露水的方法、原理及影响因素分析（任务一）.........................2 知识点2. 制作收集露水的工具，然后进行收集露水的活动（任务二）..................5 知识点3. 分享改进后的露水收集方案（任务三）....................................8 【方法技巧】..................................................................9 方法技巧. 在干旱地区取露的方法 ...............................................9 【巩固训练】..................................................................10 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：能用液化的知识解释露水的形成;能根据液化的条件指导收集露水的方法技巧。 科学思维：能将所学物理知识迁移至实践活动中,能基于实践效果及时改进活动方案,培养批判性思维和创新精神。 科学探究: 能对活动过程和结果进行评估、交流、反思,愿意沟通交流,能综合考虑他人的意见和建议,形成集体的观点。 科学态度与责任担当：养成探索大自然的兴趣,树立学以致用的观念;有规范操作工具和安全实践意识。 课节重点难点 重点：收集露水的方法及其原理分析。 难点：收集露水的工具制作及其改进。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1.收集露水的方法、原理及影响因素分析（任务一） 一、项目提出 水资源短缺会给人们的生产生活带来很大影响。在某些干旱缺水的地区，甚至在沙漠中，巧妙的取水方法能让我们暂时摆脱危机。你知道有哪些取水方法吗？下面我们就完成一个取水的实践活动。 二、知识储备 1. 露水的形成属于哪种物态变化，形成液态水的物态变化有哪些？ 露水是由气态的水蒸气液化形成；液化有两种方法：降低温度、压缩体积。 形成液态水的物态变化有：固态冰熔化成液态水，气态的水蒸气液化成水。 2. 有哪些收集露水的方法，并分析其原理是什么？ 方法一：利用金属物体收集：在日夜温差大的地区，清晨时露水会凝结在金属物体表面。可以直接用嘴舔吸，或者用干净的布或毛巾擦拭干净后饮用。这种方法简单直接，但需要确保金属表面干净且无有害物质。 方法二：通过植物收集：选择粗壮、枝叶茂盛的嫩枝条，用塑料袋或干净的布包裹，尽量扎紧袋口或固定好布条，防止水分散失。或者将植物枝叶放入大塑料袋中，傍晚时分扎紧袋口，清晨即可收集到凝结的露水。 方法三：利用土壤特性收集：在潮湿的地方挖一个漏斗状的坑，底部放置一个盛水容器，坑上覆盖透明无毒的塑料布，四周压实。阳光照射下，土壤水分蒸发，遇塑料布凝结成水珠，滴落到容器中。 方法四：制作简易太阳能蒸馏器：在地面挖一个合适的土坑，底部放一个收集器皿，坑上悬一条弧形塑料膜。太阳照射使坑内温度升高，土壤和空气蒸发水汽，遇冷后凝结成水珠，流入收集器皿。 方法五：从空气中收集：用细铁丝编成漏斗形金属网，放在背阴通风处，露水凝结后流入水桶。为增加收集量，可以在大金属网内加小金属网或放松针状铁丝。 3.影响露水形成的因素有哪些？ 温度与湿度；风速与气压；地表特性：不同的地表特性会影响露水的形成；大气稳定性：稳定的大气条件有助于露水的形成；天气和季节：晴朗或多云的天气有利于露水形成。 【总结】在收集露水时，选择合适的时间和地点至关重要。清晨是露水形成的最佳时机，通常在日出前的一段时间。在野外，靠近水源、植被茂盛且潮湿的地方通常露水较多。在日常生活中，可以选择在阳台等通风良好的地方放置收集装置。 【例题1】我们在沙漠中取水时，需要注意时间段的选择。结合露水的形成时间，推测在沙漠中取水的时间。下列关于露水的形成时间和沙漠中取水时间的推测，正确的是( ) A. 露水多形成于中午，所以在沙漠中午取水效果好 B. 露水多形成于多风的天气，所以沙漠中风多的时间取水效果好 C. 露水多形成于夜间，所以在沙漠中夜间取水效果好 D. 露水多形成于夏季，所以在沙漠中夏季取水效果好 【答案】C 【解析】露水多形成于夜间，沙漠中夜间取水效果好的原因可归纳为以下四点：夜间温度骤降。沙漠地表在白天吸收大量热量，夜间辐射冷却速度极快，导致近地面空气温度迅速降低。当温度降至露点以下时，空气中的水汽过饱和，水汽凝结形成露水。 地表散热特性。沙漠地表多为沙石材质，热容量小，热量散失效率高。这种特性加速了地表及附近空气的降温，为露水形成提供了有利条件。 干燥环境利于水汽凝结。沙漠空气湿度低，但夜间降温幅度大时，相对湿度仍可能达到露点要求。此时水汽更容易在物体表面凝结，形成露水。 稳定的气象条件。沙漠地区多晴朗无云、微风天气，夜间大气稳定，水汽不易被云层或风力干扰，利于露水持续形成和积累。综上，沙漠夜间低温、地表散热快、干燥环境与稳定气象条件共同作用，使得露水形成量多且易被收集，从而实现夜间高效取水。 （变式训练1）为探究沙漠中的蝎子在白天为什么把身体藏在数厘米深的沙子里,小明做了一个模拟实验:并测得一组数据如表所示,根据所测得的数据不能得到的结论是( )   表面 2 cm深 4 cm深 6 cm深 干细沙的温度/℃ 26 24 22 20 湿泥土的温度/℃ 24 23 22 21 A.干细沙深度越深,温度越低 B.随着深度增大,干细沙的温度降低得比湿泥土快 C.湿泥土深度越深,温度越低 D.干细沙的温度总比湿泥土的温度高 （变式训练2）在沙漠中,可以利用如图所示的方法应急取水,此过程中发生的物态变化有( )   A.熔化　凝华　　　 B.凝固　汽化 C.汽化　液化　　　 D.熔化　液化 （变式训练3）不同生存环境取水方式也有不同的做法。下列说法正确的是（ ） A. 沙漠环境：寻找植物；利用昼夜温差大条件，挖坑取水。 B. 高山冰川、极地环境：熔化冰雪。 C. 海上环境：收集雨水；利用太阳能蒸馏器取水。 D. 丛林环境：收集露水。 三、项目实施 知识点2.制作收集露水的工具，然后进行收集露水的活动（任务二） 【实验器材】一大块方形塑料膜，杯子一个，铲子(挖土坑)、石头等。 【实验步骤】 （1）选一块开阔的、相对潮湿的地面，挖一个足够大的圆形土坑(深度约是直径的一半)。若只需要收集一个人的饮用水，土坑的直径大约1m就可以(土坑越大，收集到的水就越多)。 （2）把杯子固定在土坑底部的中央，可以在周围铺上一层绿色的植物叶子增加湿润度，有利于收集到更多的水。 (3)把塑料膜铺在土坑上，不需要铺得非常平坦，可以使塑料膜的中心自然垂入坑内一定距离，但不可以接触到下面的杯子或地面(形成的水分会被土壤吸收)。把塑料膜的四周用沙土埋好，压牢踩实，以防塑料膜被风吹走或掉进土坑。 (4)最后，在塑料膜的最中间、杯子的正上方，放一颗重量适当的石头(太大会压破塑料膜，太小会被吹走或者偏移原来位置)。 （5）大约几个小时后，土坑中的水分会被阳光蒸发上升，与塑料膜接触后遇冷凝结成水珠。你可以看到有水珠顺着塑料膜滑到了中央的石头部分，然后滴进水杯中，如图所示。 【例题2】如图所示是在沙漠中取水的示意图。 （1）如图甲所示，挖一个宽度和深度大约是0.5m 的坑。 （2）如图乙所示，在坑的底部放一个容器；在坑上铺一张塑料薄膜，并用石块压住薄膜中心和边缘四周。 （3）坑内比周围空气的温度____，坑内水蒸气遇冷发生______（填物态变化名称）成水滴。 （4）如图丙所示，水滴在____力作用下，沿塑料薄膜内壁下滑至薄膜底部，然后落至容器的底部。 【答案】（3）低 液化 （4）重力 【解析】（3）坑内比周围空气的温度低，坑内水蒸气遇冷温度降低液化成水滴。 （4）如图丙所示，水滴在重力作用下，沿塑料薄膜内壁下滑至薄膜底部，然后落至容器的底部。 （变式训练1） 如图所示是沙漠中的一种取水装置，先将装置埋进沙漠地下约2米的深处，利用太阳能面板发电，在自然风的作用下带动上方的叶片旋转，进而把地表上的空气通过软管抽入地下，在此过程中，受上层空气和下层土壤的温差的影响，水蒸气流入底部储水箱时会凝结成小水珠，注入下部储水箱，以此达到取水的效果。该装置能取到水的主要原因是( A. 下层土壤比上层空气的温度高，水蒸气吸热汽化 B. 下层土壤比上层空气的温度高，水蒸气放热凝华 C. 下层土壤比上层空气的温度低，水蒸气放热液化 D. 下层土壤比上层空气的温度低，水蒸气吸热升华 （变式训练2）巧制作——简易集水器 （1）准备器材：大盆一个、大水杯一个、塑料薄膜一件、细绳一根 （2）动手验证：如图：塑料薄膜 集水杯 大盆 海水或污水 ①将适量海水或污水放入大盆中，将大烧杯放在大盆中间； ②将塑料薄膜较宽松的蒙在大盆口，扎紧； ③将塑料膜中间放上一个小重物，呈中间向下凹的形状； ④将装置放于太阳光底下，一会儿集水杯中会有水。 （3）原理分析： ①大盆中的海水或污水在阳光的照射下会 ； ②水蒸气在塑料膜上遇冷发生 ，在重力作用下顺着薄膜滴入集水杯中。 （4）拓展探究： ①理论上最易获取淡水的时段是（　　） A．日出前后 B．中午前后 C．日落前后 D．午夜前后 ②若用此法建设海水淡化厂面临的主要困难是（　　） A．建设成本高 B．技术不成熟 C．占地面积大 D．集水效率低 （变式训练3）在干旱的沙漠中，甲壳虫掌握了一种独特的获取水的方法。日落以后的几个小时，它们将头插进沙里，然后背朝着晚风吹来的方向，水珠就会在甲壳虫的背上形成（如图所示），当水珠越聚越多时，这些水珠就会沿着弓形背滚落入甲壳虫的嘴中。根据材料中所给的信息及所学的内容，回答下列问题： （1）甲壳虫背上能有水珠生成，是因为它背部的温度比外界的气温____（填“高”“相同”或“低”）。 （2）甲壳虫背上水珠来自于空气中的________。 （3）请举出一个与此现象形成原理相同的生活实例：____________________________。 四、交流评估 知识点3.分享改进后的露水收集方案（任务三） 1. 可以搭建一个蒸馏器：将塑料薄膜覆盖在木板上，并用石头固定边缘，形成一个简单的蒸馏器。 2. 放置水源：在蒸馏器的底部放置一个容器，用于收集冷凝后的水。 3. 暴露于阳光：将蒸馏器放置在阳光充足的地方，以便太阳能可以加热水。 改进方案：寻找空气湿度大的环境；创设温差较大条件；增大装置面积；延长收集露水时间等。 【温馨提醒】（1）收集到的露水因装置卫生情况、收集环境复杂和长期暴露在空气中等原因，不能保证其干净卫生，所以不能饮用，可以浇花、洒湿地面、冲洗马桶等。 （2）活动结束后注意装置的正确处理，比如挖的坑要填平，塑料薄膜要分类处理等。 拓展研究:交流收集露水的过程，分析其中存在的问题，讨论与分享在极端环境、缺水情况下如何获得水走出困境。 【例题3】水资源短缺是当今社会面临的一个重大社会问题，通过网络或其他途径调查水资源短缺产生的原因，探索开发水资源的办法。 【答案】见解析 【解析】水资源短缺产生的原因及开发办法可归纳如下： A.水资源短缺的主要原因 1.自然因素：（1）气候异常 ：降水少、蒸发旺盛、季节分布不均，导致地表水和地下水资源短缺。（2）地理限制：淡水资源集中于极地或深层地下，难以直接利用。 2.人为因素：（1）过度开发 。工业用水过量、地下水超采，破坏地下水位平衡。 （2）污染浪费。工业废水、农业化肥农药污染水体，生活用水浪费严重。 （3）人口与需求增长。工农业快速发展，需水量激增。 B.开发水资源的有效办法 1.开源措施：（1）跨流域调水。如南水北调工程，解决区域水资源分布不均问题。 （2）海水淡化。沿海地区利用技术优势开发淡水资源。 （3）地下水开发。合理开采并加强人工降雨，但需控制开采量避免地面沉降。 （4）雨水收集与再利用。推广屋顶集水、工业废水处理回用等技术。 2.节流措施：（1）农业节水。推广滴灌、喷灌技术，种植耐旱作物，调整灌溉结构。 （2）工业用水管理。提高重复利用率，发展清洁生产，限制高耗水行业。 （3）公众意识提升。通过宣传教育减少生活用水浪费，推广节水型器具。 3.生态修复与保护：（1）植被恢复。植树造林、退耕还林，增强土壤保水能力。 （2）湿地保护。建设人工湿地，改善水质并调节径流。 4. 政策与技术支持：（1）立法与监管。制定严格的水资源保护法，提高水价，加强执法力度。 （2）科技创新。研发高效节水设备，优化水资源管理信息系统。 通过综合运用开源与节流措施，并加强生态保护与政策引导，可有效缓解水资源短缺问题。 （变式训练1）对小明收集到的露水，做法值得提倡的是（ ） A. 可以饮用 B.不能饮用 C. 冲洗马桶 D. 可以浇花 （变式训练2）王晓红在参加取水实践活动结束后，对所用工具及装置的处理方法正确的是（ ） A.挖的坑要填平 B.塑料薄膜要分类处理 C.对取出来的水分给同学喝掉 D.把挖坑的铲子扔到大自然 （变式训练3）请你谈谈向冰取露的方法、原理。说说这种方法取露价值所在。 【方法技巧】 方法技巧：在干旱地区取露的方法 (1)直接收集:选择表面有大量露水的植物叶片,如草叶、树叶、芭蕉叶、荷叶等,用干净的毛笔或小刷子轻轻将露水刷入准备好的容器中。 原理:夜间气温降低,空气中的水蒸气就会在叶片表面液化成露水,利用毛笔或刷子可将叶片上的露水转移到容器中。 (2)向天取露 ①方法:下午时间在户外开阔地放置一些浅口的容器,如塑料盆、金属盆、碗等;或大面积的塑料薄膜,薄膜低凹处放接水容器;或编织的金属网,金属网低凹处放接水容器,清晨就可收集到露水。 ②原理:夜间气温降低,使得地面附近的空气中的水蒸气遇冷液化附着在容器、塑料薄膜、金属网表面形成露水。 ③影响因素:装置的尺寸、空气湿度、昼夜温差、风速等。 (3)向地取露 ①方法:在向阳潮湿地方,挖一个漏斗状土坑,在土坑底部放一个接水容器,在土坑上面铺上透明无毒塑料布,一段时间后就可以接到露水了。 ②原理:在阳光照射下,土壤水分蒸发,遇塑料布底面会液化成水珠,从凹陷处滴落到盛水容器里。 ③影响因素:装置的尺寸、土壤含水量、日照温度等。 (4)向冰取露 ①方法:将冰块放入塑料袋或金属罐体中,下边放收集容器即可。 ②原理:冰块使塑料袋或金属罐温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化形成露水。 ③影响因素:装置表面积、冰的多少、空气温度、空气湿度等。 此外还有其他多种方法，在学习过程中不断丰富完善，也希望同学们发挥想象，创造性的学习，挖掘更好的取露方法。 【巩固训练】 1. 如图所示，生长在沙漠中的仙人掌的叶子为针状，其能生存于沙漠的主要原因是（ ） A. 体温低，能将空气中的水蒸气变成水 B. 体表面积较大，能加快水分的蒸发 C. 叶子呈现木刺状，能减少水分的蒸发 D. 体表粗糙，采取镜面反射的方式反射太阳光 2.3月22日是世界水日，珍惜水资源，是每个人的责任。世界水日不得不说海水淡化。如图是海水淡化的简易装置，海水淡化过程涉及到的物态变化有（ ） A．熔化、凝固 B．汽化、升华 C．汽化、液化 D．升华、凝华 3.水是宝贵的资源。地球上的淡水只占总水量的2.53% ，而可供人类使用的淡水只有全部淡水的0.34% 。水资源危机关系到人类的可持续发展，也关系到人类的生存。因此污水净化有着极其重要的意义。如图所示是某同学的小发明：太阳能净水器。该净水器在污水净化过程中发生的物态变化有______、______。 4.沙漠中几乎没有地表水，所以不能“向地”取水，必须“向天”取水。在空气中有许多水蒸气，这些水蒸气经过物态变化可以变成水。由于水蒸气变成水的过程中需要______（填“吸热”或“放热”），所以“取水”的过程中，需要使水蒸气经过_______（填“低温”或“高温”）环境。 5.某研究团队设计了一款淡化海水的设备，如图所示为它的结构示意图。海水通过供水通道到达碳基吸收体，水在碳基吸收体上______（填“吸收”或“放出”）热量，发生______（填物态变化名称）变成水蒸气，再经历______（填物态变化名称）变成淡水。请你分析将碳基吸收体设计成伞状结构的目的是________（从物态变化的角度分析）。 6．淡水危机对我们人类来说始终存在，海水淡化是解决这一问题的有效措施。如图是小明同学设计的海水淡化流程图，在这一过程中海水先后发生的物态变化是 和 。沿海地区气温温差比内陆地区小，是因为水的 比沙石、干泥土大得多。    7. 塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠，也是世界第二大流动沙漠。为了遏制沙漠扩张，改善生态环境，自1978年起，我国启动了塔克拉玛干沙漠“锁边”工程。经过46年的艰苦奋斗，终于在2024年完成了全长为3 046 km 的防风固沙林带建设，宛如一条绿色“围巾”将沙漠紧紧包围。这项工程不仅有效阻止了沙漠化，还改善了当地气候，为干旱地区带来了宝贵的水资源。 （1）科学家们利用了一种特殊的装置从空气中收集水分，为植树造林提供水源。该装置的核心部件是一个由特殊材料制成的网状结构，夜晚，空气中的水蒸气会在网状结构表面凝结成水滴，汇集到收集器中。请解释上述过程中涉及的物态变化，并写出对应的吸、放热情况。 （2）冬季，沙漠地区夜晚温度可能降至0  ℃ 以下，收集到的水可能会结冰。请判断结冰过程中发生的物态变化及吸、放热情况，并分析水结冰后对装置可能造成的影响。 （3）结合材料，谈谈塔克拉玛干沙漠“锁边”工程对当地水资源的影响，并列举一条你在日常生活中节约用水的措施。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十三章 实践：探究在干旱地区如何取水 目录 【学习目标】...................................................................1 【思维导图】...................................................................1 【知识梳理】...................................................................2 知识点1. 收集露水的方法、原理及影响因素分析（任务一）.........................2 知识点2. 制作收集露水的工具，然后进行收集露水的活动（任务二）..................5 知识点3. 分享改进后的露水收集方案（任务三）....................................9 【方法技巧】..................................................................10 方法技巧. 在干旱地区取露的方法 ...............................................10 【巩固训练】..................................................................11 【学习目标】 课节核心素养目标 物理观念：能用液化的知识解释露水的形成;能根据液化的条件指导收集露水的方法技巧。 科学思维：能将所学物理知识迁移至实践活动中,能基于实践效果及时改进活动方案,培养批判性思维和创新精神。 科学探究: 能对活动过程和结果进行评估、交流、反思,愿意沟通交流,能综合考虑他人的意见和建议,形成集体的观点。 科学态度与责任担当：养成探索大自然的兴趣,树立学以致用的观念;有规范操作工具和安全实践意识。 课节重点难点 重点：收集露水的方法及其原理分析。 难点：收集露水的工具制作及其改进。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点1.收集露水的方法、原理及影响因素分析（任务一） 一、项目提出 水资源短缺会给人们的生产生活带来很大影响。在某些干旱缺水的地区，甚至在沙漠中，巧妙的取水方法能让我们暂时摆脱危机。你知道有哪些取水方法吗？下面我们就完成一个取水的实践活动。 二、知识储备 1. 露水的形成属于哪种物态变化，形成液态水的物态变化有哪些？ 露水是由气态的水蒸气液化形成；液化有两种方法：降低温度、压缩体积。 形成液态水的物态变化有：固态冰熔化成液态水，气态的水蒸气液化成水。 2. 有哪些收集露水的方法，并分析其原理是什么？ 方法一：利用金属物体收集：在日夜温差大的地区，清晨时露水会凝结在金属物体表面。可以直接用嘴舔吸，或者用干净的布或毛巾擦拭干净后饮用。这种方法简单直接，但需要确保金属表面干净且无有害物质。 方法二：通过植物收集：选择粗壮、枝叶茂盛的嫩枝条，用塑料袋或干净的布包裹，尽量扎紧袋口或固定好布条，防止水分散失。或者将植物枝叶放入大塑料袋中，傍晚时分扎紧袋口，清晨即可收集到凝结的露水。 方法三：利用土壤特性收集：在潮湿的地方挖一个漏斗状的坑，底部放置一个盛水容器，坑上覆盖透明无毒的塑料布，四周压实。阳光照射下，土壤水分蒸发，遇塑料布凝结成水珠，滴落到容器中。 方法四：制作简易太阳能蒸馏器：在地面挖一个合适的土坑，底部放一个收集器皿，坑上悬一条弧形塑料膜。太阳照射使坑内温度升高，土壤和空气蒸发水汽，遇冷后凝结成水珠，流入收集器皿。 方法五：从空气中收集：用细铁丝编成漏斗形金属网，放在背阴通风处，露水凝结后流入水桶。为增加收集量，可以在大金属网内加小金属网或放松针状铁丝。 3.影响露水形成的因素有哪些？ 温度与湿度；风速与气压；地表特性：不同的地表特性会影响露水的形成；大气稳定性：稳定的大气条件有助于露水的形成；天气和季节：晴朗或多云的天气有利于露水形成。 【总结】在收集露水时，选择合适的时间和地点至关重要。清晨是露水形成的最佳时机，通常在日出前的一段时间。在野外，靠近水源、植被茂盛且潮湿的地方通常露水较多。在日常生活中，可以选择在阳台等通风良好的地方放置收集装置。 【例题1】我们在沙漠中取水时，需要注意时间段的选择。结合露水的形成时间，推测在沙漠中取水的时间。下列关于露水的形成时间和沙漠中取水时间的推测，正确的是( ) A. 露水多形成于中午，所以在沙漠中午取水效果好 B. 露水多形成于多风的天气，所以沙漠中风多的时间取水效果好 C. 露水多形成于夜间，所以在沙漠中夜间取水效果好 D. 露水多形成于夏季，所以在沙漠中夏季取水效果好 【答案】C 【解析】露水多形成于夜间，沙漠中夜间取水效果好的原因可归纳为以下四点：夜间温度骤降。沙漠地表在白天吸收大量热量，夜间辐射冷却速度极快，导致近地面空气温度迅速降低。当温度降至露点以下时，空气中的水汽过饱和，水汽凝结形成露水。 地表散热特性。沙漠地表多为沙石材质，热容量小，热量散失效率高。这种特性加速了地表及附近空气的降温，为露水形成提供了有利条件。 干燥环境利于水汽凝结。沙漠空气湿度低，但夜间降温幅度大时，相对湿度仍可能达到露点要求。此时水汽更容易在物体表面凝结，形成露水。 稳定的气象条件。沙漠地区多晴朗无云、微风天气，夜间大气稳定，水汽不易被云层或风力干扰，利于露水持续形成和积累。综上，沙漠夜间低温、地表散热快、干燥环境与稳定气象条件共同作用，使得露水形成量多且易被收集，从而实现夜间高效取水。 （变式训练1）为探究沙漠中的蝎子在白天为什么把身体藏在数厘米深的沙子里,小明做了一个模拟实验:并测得一组数据如表所示,根据所测得的数据不能得到的结论是( )   表面 2 cm深 4 cm深 6 cm深 干细沙的温度/℃ 26 24 22 20 湿泥土的温度/℃ 24 23 22 21 A.干细沙深度越深,温度越低 B.随着深度增大,干细沙的温度降低得比湿泥土快 C.湿泥土深度越深,温度越低 D.干细沙的温度总比湿泥土的温度高 【答案】D 【解析】由表中数据分析可知,干细沙和湿泥土均呈现表面温度高,深度越大,温度越低的特点,故A、C正确;干细沙的表面温度为26 ℃,深度每增加2 cm,温度就下降2 ℃,而湿泥土的表面温度为24 ℃,深度每增加2 cm,温度就下降1 ℃,所以随着深度增大,干细沙的温度降低得比湿泥土快,故B正确;干细沙在6 cm深处温度为20 ℃,湿泥土在6 cm深处温度为21 ℃,故D错误。 （变式训练2）在沙漠中,可以利用如图所示的方法应急取水,此过程中发生的物态变化有( )   A.熔化　凝华　　　 B.凝固　汽化 C.汽化　液化　　　 D.熔化　液化 【答案】C 【解析】首先,沙漠土层中的水分变成水蒸气,发生了汽化现象;之后水蒸气遇到塑料薄膜凝结成液态的小水珠,发生了液化现象,小水珠越积越多,最后落在杯子里,故C正确。 （变式训练3）不同生存环境取水方式也有不同的做法。下列说法正确的是（ ） A. 沙漠环境：寻找植物；利用昼夜温差大条件，挖坑取水。 B. 高山冰川、极地环境：熔化冰雪。 C. 海上环境：收集雨水；利用太阳能蒸馏器取水。 D. 丛林环境：收集露水。 【答案】ABCD 【解析】A. 沙漠环境：寻找植物；利用昼夜温差大条件，挖坑取水。做法可取； B. 高山冰川、极地环境：熔化冰雪。做法可取； C. 海上环境：收集雨水；利用太阳能蒸馏器取水。做法可取； D. 丛林环境：收集露水。 做法可取。 但一定要注意，在极端环境下获取的水，一定要注意进行净化和消毒处理，避免饮用后感染疾病，进一步危及生命安全。 三、项目实施 知识点2.制作收集露水的工具，然后进行收集露水的活动（任务二） 【实验器材】一大块方形塑料膜，杯子一个，铲子(挖土坑)、石头等。 【实验步骤】 （1）选一块开阔的、相对潮湿的地面，挖一个足够大的圆形土坑(深度约是直径的一半)。若只需要收集一个人的饮用水，土坑的直径大约1m就可以(土坑越大，收集到的水就越多)。 （2）把杯子固定在土坑底部的中央，可以在周围铺上一层绿色的植物叶子增加湿润度，有利于收集到更多的水。 (3)把塑料膜铺在土坑上，不需要铺得非常平坦，可以使塑料膜的中心自然垂入坑内一定距离，但不可以接触到下面的杯子或地面(形成的水分会被土壤吸收)。把塑料膜的四周用沙土埋好，压牢踩实，以防塑料膜被风吹走或掉进土坑。 (4)最后，在塑料膜的最中间、杯子的正上方，放一颗重量适当的石头(太大会压破塑料膜，太小会被吹走或者偏移原来位置)。 (5)大约几个小时后，土坑中的水分会被阳光蒸发上升，与塑料膜接触后遇冷凝结成水珠。你可以看到有水珠顺着塑料膜滑到了中央的石头部分，然后滴进水杯中，如图所示。 【例题2】如图所示是在沙漠中取水的示意图。 （1）如图甲所示，挖一个宽度和深度大约是0.5m 的坑。 （2）如图乙所示，在坑的底部放一个容器；在坑上铺一张塑料薄膜，并用石块压住薄膜中心和边缘四周。 （3）坑内比周围空气的温度____，坑内水蒸气遇冷发生______（填物态变化名称）成水滴。 （4）如图丙所示，水滴在____力作用下，沿塑料薄膜内壁下滑至薄膜底部，然后落至容器的底部。 【答案】（3）低 液化 （4）重力 【解析】（3）坑内比周围空气的温度低，坑内水蒸气遇冷温度降低液化成水滴。 （4）如图丙所示，水滴在重力作用下，沿塑料薄膜内壁下滑至薄膜底部，然后落至容器的底部。 （变式训练1） 如图所示是沙漠中的一种取水装置，先将装置埋进沙漠地下约2米的深处，利用太阳能面板发电，在自然风的作用下带动上方的叶片旋转，进而把地表上的空气通过软管抽入地下，在此过程中，受上层空气和下层土壤的温差的影响，水蒸气流入底部储水箱时会凝结成小水珠，注入下部储水箱，以此达到取水的效果。该装置能取到水的主要原因是( ) A. 下层土壤比上层空气的温度高，水蒸气吸热汽化 B. 下层土壤比上层空气的温度高，水蒸气放热凝华 C. 下层土壤比上层空气的温度低，水蒸气放热液化 D. 下层土壤比上层空气的温度低，水蒸气吸热升华 【答案】C 【解析】叶片旋转，进而把地表上的空气通过软管抽入地下，在此过程中，受上层空气和下层土壤的温差的影响，在水蒸气流入底部储水箱的过程中会液化成小水珠，注入下部的储水箱，所以下层土壤比上层空气的温度低，水蒸气放热液化。故选C。 （变式训练2）巧制作——简易集水器 （1）准备器材：大盆一个、大水杯一个、塑料薄膜一件、细绳一根 （2）动手验证：如图：塑料薄膜 集水杯 大盆 海水或污水 ①将适量海水或污水放入大盆中，将大烧杯放在大盆中间； ②将塑料薄膜较宽松的蒙在大盆口，扎紧； ③将塑料膜中间放上一个小重物，呈中间向下凹的形状； ④将装置放于太阳光底下，一会儿集水杯中会有水。 （3）原理分析： ①大盆中的海水或污水在阳光的照射下会 ； ②水蒸气在塑料膜上遇冷发生 ，在重力作用下顺着薄膜滴入集水杯中。 （4）拓展探究： ①理论上最易获取淡水的时段是（　　） A．日出前后 B．中午前后 C．日落前后 D．午夜前后 ②若用此法建设海水淡化厂面临的主要困难是（　　） A．建设成本高 B．技术不成熟 C．占地面积大 D．集水效率低 【答案】（3）①汽化 ②液化 （4）①B ② D 【解析】（3）①大盆中的海水或污水在阳光的照射下会温度升高，水由液态变为气态，发生汽化现象； ②水蒸气在塑料膜上遇冷，液化成小水珠，在重力作用下顺着薄膜滴入集水杯中。 （4）①中午前后，太阳光充足，海水温度高，容易汽化成水蒸气，遇到薄膜液化淡水。 ②用此法建设海水淡化厂面临的主要困难集水效率低。 （变式训练3）在干旱的沙漠中，甲壳虫掌握了一种独特的获取水的方法。日落以后的几个小时，它们将头插进沙里，然后背朝着晚风吹来的方向，水珠就会在甲壳虫的背上形成（如图所示），当水珠越聚越多时，这些水珠就会沿着弓形背滚落入甲壳虫的嘴中。根据材料中所给的信息及所学的内容，回答下列问题： （1）甲壳虫背上能有水珠生成，是因为它背部的温度比外界的气温____（填“高”“相同”或“低”）。 （2）甲壳虫背上水珠来自于空气中的________。 （3）请举出一个与此现象形成原理相同的生活实例：____________________________。 【答案】（1）低 （2）水蒸气 （3）夏天空调屋外窗户上的水珠（答案合理即可） 【解析】（1）甲壳虫背上能有水珠生成，是因为其背部水蒸气温度降低液化形成的。 （2）甲壳虫背上水珠来自于空气中的水蒸气液化的结果。 （3）夏天空调屋外窗户上的水珠；看见壶嘴上方冒出的白气；清晨叶片上形成的露水;北方的冬天,从室外进入室内时,镜片上出现白雾等。 四、交流评估 知识点3.分享改进后的露水收集方案（任务三） 1. 可以搭建一个蒸馏器：将塑料薄膜覆盖在木板上，并用石头固定边缘，形成一个简单的蒸馏器。 2. 放置水源：在蒸馏器的底部放置一个容器，用于收集冷凝后的水。 3. 暴露于阳光：将蒸馏器放置在阳光充足的地方，以便太阳能可以加热水。 改进方案：寻找空气湿度大的环境；创设温差较大条件；增大装置面积；延长收集露水时间等。 【温馨提醒】（1）收集到的露水因装置卫生情况、收集环境复杂和长期暴露在空气中等原因，不能保证其干净卫生，所以不能饮用，可以浇花、洒湿地面、冲洗马桶等。 （2）活动结束后注意装置的正确处理，比如挖的坑要填平，塑料薄膜要分类处理等。 拓展研究:交流收集露水的过程，分析其中存在的问题，讨论与分享在极端环境、缺水情况下如何获得水走出困境。 【例题3】水资源短缺是当今社会面临的一个重大社会问题，通过网络或其他途径调查水资源短缺产生的原因，探索开发水资源的办法。 【答案】见解析 【解析】水资源短缺产生的原因及开发办法可归纳如下： A.水资源短缺的主要原因 1.自然因素：（1）气候异常 ：降水少、蒸发旺盛、季节分布不均，导致地表水和地下水资源短缺。（2）地理限制：淡水资源集中于极地或深层地下，难以直接利用。 2.人为因素：（1）过度开发 。工业用水过量、地下水超采，破坏地下水位平衡。 （2）污染浪费。工业废水、农业化肥农药污染水体，生活用水浪费严重。 （3）人口与需求增长。工农业快速发展，需水量激增。 B.开发水资源的有效办法 1.开源措施：（1）跨流域调水。如南水北调工程，解决区域水资源分布不均问题。 （2）海水淡化。沿海地区利用技术优势开发淡水资源。 （3）地下水开发。合理开采并加强人工降雨，但需控制开采量避免地面沉降。 （4）雨水收集与再利用。推广屋顶集水、工业废水处理回用等技术。 2.节流措施：（1）农业节水。推广滴灌、喷灌技术，种植耐旱作物，调整灌溉结构。 （2）工业用水管理。提高重复利用率，发展清洁生产，限制高耗水行业。 （3）公众意识提升。通过宣传教育减少生活用水浪费，推广节水型器具。 3.生态修复与保护：（1）植被恢复。植树造林、退耕还林，增强土壤保水能力。 （2）湿地保护。建设人工湿地，改善水质并调节径流。 4. 政策与技术支持：（1）立法与监管。制定严格的水资源保护法，提高水价，加强执法力度。 （2）科技创新。研发高效节水设备，优化水资源管理信息系统。 通过综合运用开源与节流措施，并加强生态保护与政策引导，可有效缓解水资源短缺问题。 （变式训练1）对小明收集到的露水，做法值得提倡的是（ ） A. 可以饮用 B.不能饮用 C. 冲洗马桶 D. 可以浇花 【答案】BCD 【解析】收集到的露水因装置卫生情况、收集环境复杂和长期暴露在空气中等原因，不能保证其干净卫生，所以不能饮用，可以浇花、洒湿地面、冲洗马桶等。 （变式训练2）王晓红在参加取水实践活动结束后，对所用工具及装置的处理方法正确的是（ ） A.挖的坑要填平 B.塑料薄膜要分类处理 C.对取出来的水分给同学喝掉 D.把挖坑的铲子扔到大自然 【答案】AB 【解析】AB. 活动结束后注意装置的正确处理，比如挖的坑要填平，塑料薄膜要分类处理等。 C.对取出来的水可以浇花，冲洗马桶，由于取出来得水部卫生，不能分给同学喝掉，C错误。 D.把挖坑的铲子处理干净，带回班级或者家中，以后有需要的，不要扔到大自然白白浪费宝贵资源。 D.错误。 （变式训练3）请你谈谈向冰取露的方法、原理。说说这种方法取露价值所在。 【答案】见解析 【解析】方法:将冰块放入塑料袋或金属罐体中,下边放收集容器即可。 原理:冰块使塑料袋或金属罐温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化形成露水。 向冰取露，先要制取冰才能得到露水,从节能角度分析不合算,实践意义不大。 【方法技巧】 方法技巧：在干旱地区取露的方法 (1)直接收集:选择表面有大量露水的植物叶片,如草叶、树叶、芭蕉叶、荷叶等,用干净的毛笔或小刷子轻轻将露水刷入准备好的容器中。 原理:夜间气温降低,空气中的水蒸气就会在叶片表面液化成露水,利用毛笔或刷子可将叶片上的露水转移到容器中。 (2)向天取露 ①方法:下午时间在户外开阔地放置一些浅口的容器,如塑料盆、金属盆、碗等;或大面积的塑料薄膜,薄膜低凹处放接水容器;或编织的金属网,金属网低凹处放接水容器,清晨就可收集到露水。 ②原理:夜间气温降低,使得地面附近的空气中的水蒸气遇冷液化附着在容器、塑料薄膜、金属网表面形成露水。 ③影响因素:装置的尺寸、空气湿度、昼夜温差、风速等。 (3)向地取露 ①方法:在向阳潮湿地方,挖一个漏斗状土坑,在土坑底部放一个接水容器,在土坑上面铺上透明无毒塑料布,一段时间后就可以接到露水了。 ②原理:在阳光照射下,土壤水分蒸发,遇塑料布底面会液化成水珠,从凹陷处滴落到盛水容器里。 ③影响因素:装置的尺寸、土壤含水量、日照温度等。 (4)向冰取露 ①方法:将冰块放入塑料袋或金属罐体中,下边放收集容器即可。 ②原理:冰块使塑料袋或金属罐温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化形成露水。 ③影响因素:装置表面积、冰的多少、空气温度、空气湿度等。 此外还有其他多种方法，在学习过程中不断丰富完善，也希望同学们发挥想象，创造性的学习，挖掘更好的取露方法。 【巩固训练】 1. 如图所示，生长在沙漠中的仙人掌的叶子为针状，其能生存于沙漠的主要原因是（ ） A. 体温低，能将空气中的水蒸气变成水 B. 体表面积较大，能加快水分的蒸发 C. 叶子呈现木刺状，能减少水分的蒸发 D. 体表粗糙，采取镜面反射的方式反射太阳光 【答案】C 【解析】叶子呈现木刺状，减小叶子表面积，能减少水分的蒸发。 2.3月22日是世界水日，珍惜水资源，是每个人的责任。世界水日不得不说海水淡化。如图是海水淡化的简易装置，海水淡化过程涉及到的物态变化有（ ） A．熔化、凝固 B．汽化、升华 C．汽化、液化 D．升华、凝华 【答案】C 【解析】海水温度升高汽化成水蒸气，水蒸气遇冷液化成小水珠。 3.水是宝贵的资源。地球上的淡水只占总水量的2.53% ，而可供人类使用的淡水只有全部淡水的0.34% 。水资源危机关系到人类的可持续发展，也关系到人类的生存。因此污水净化有着极其重要的意义。如图所示是某同学的小发明：太阳能净水器。该净水器在污水净化过程中发生的物态变化有______、______。 【答案】汽化 液化 【解析】污水杯中的水吸热汽化成水蒸气，水蒸气在上升过程中遇到冷的塑料罩马上放热液化成小水滴。 4.沙漠中几乎没有地表水，所以不能“向地”取水，必须“向天”取水。在空气中有许多水蒸气，这些水蒸气经过物态变化可以变成水。由于水蒸气变成水的过程中需要______（填“吸热”或“放热”），所以“取水”的过程中，需要使水蒸气经过_______（填“低温”或“高温”）环境。 【答案】放热 低温 【解析】水蒸气变成水的过程是液化，液化放热。水蒸气变成水，必须满足水蒸气遇冷，温度降低液化成水。 5.某研究团队设计了一款淡化海水的设备，如图所示为它的结构示意图。海水通过供水通道到达碳基吸收体，水在碳基吸收体上______（填“吸收”或“放出”）热量，发生______（填物态变化名称）变成水蒸气，再经历______（填物态变化名称）变成淡水。请你分析将碳基吸收体设计成伞状结构的目的是________（从物态变化的角度分析）。 【答案】吸收 汽化 液化 增大了水的表面积，可以加快水的蒸发速度，从而提高海水淡化的效率。 【解析】（1）“海水→ 水蒸气”：液态水吸热汽化成水蒸气； “水蒸气→ 淡水”：水蒸气放热液化成液态水。 （2）影响蒸发快慢的因素有液体的表面积、液体上方空气的流动速度、液体的温度等。 将碳基吸收体设计成伞状结构的目的是增大了水的表面积，可以加快水的蒸发速度，从而提高海水淡化的效率。 6．淡水危机对我们人类来说始终存在，海水淡化是解决这一问题的有效措施。如图是小明同学设计的海水淡化流程图，在这一过程中海水先后发生的物态变化是 和 。沿海地区气温温差比内陆地区小，是因为水的 比沙石、干泥土大得多。    【答案】汽化 液化 比热容 【解析】在这一过程中海水先后发生的物态变化是汽化和液化。沿海地区气温温差比内陆地区小，是因为水的比热容比沙石、干泥土大得多。 7. 塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠，也是世界第二大流动沙漠。为了遏制沙漠扩张，改善生态环境，自1978年起，我国启动了塔克拉玛干沙漠“锁边”工程。经过46年的艰苦奋斗，终于在2024年完成了全长为3 046 km 的防风固沙林带建设，宛如一条绿色“围巾”将沙漠紧紧包围。这项工程不仅有效阻止了沙漠化，还改善了当地气候，为干旱地区带来了宝贵的水资源。 （1）科学家们利用了一种特殊的装置从空气中收集水分，为植树造林提供水源。该装置的核心部件是一个由特殊材料制成的网状结构，夜晚，空气中的水蒸气会在网状结构表面凝结成水滴，汇集到收集器中。请解释上述过程中涉及的物态变化，并写出对应的吸、放热情况。 （2）冬季，沙漠地区夜晚温度可能降至0  ℃ 以下，收集到的水可能会结冰。请判断结冰过程中发生的物态变化及吸、放热情况，并分析水结冰后对装置可能造成的影响。 （3）结合材料，谈谈塔克拉玛干沙漠“锁边”工程对当地水资源的影响，并列举一条你在日常生活中节约用水的措施。 【答案】见解析 【解析】（1）空气中的水蒸气在网状结构表面凝结成水滴属于液化现象，该过程放热。 （2）水结冰，属于凝固现象，该过程放出热量。水结冰后体积膨胀，可能会对装置造成损坏。 （3）塔克拉玛干沙漠“锁边”工程通过植树造林，改善了当地气候，增加了空气湿度，为从空气中收集水分创造了条件，一定程度上缓解了当地水资源短缺的问题。 在日常生活中，我们可以通过缩短洗澡时间、循环利用水资源等方式节约用水。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$