实践 探究在干旱地区如何取水（导学案）物理沪科版2024九年级全一册

实践 探究在干旱地区如何取水 （导学案） 【学习目标】 1.能用液化的知识解释露水的形成原理； 2.能根据液化条件设计并制作露水收集工具，掌握极端环境下取水的基本方法。 【学习重点】 设计并制作露水收集工具，掌握实践操作中的安全规范与变量控制方法 【学习难点】 分析温度、湿度等因素对露水收集量的影响，基于实验数据提出工具改进方案并验证效果。 【自主预习】 回忆物态变化的知识：物质从 态变为 态的过程叫液化，液化需要 （吸热 / 放热）。 【课堂探究】 分析露水形成的原理及影响因素 1. 情景导入 观察课本中的干旱地区取水案例：在坑底放杯子，覆盖塑料薄膜并固定，薄膜上的水珠会滴入杯中。思考：杯子中的水来自哪里？涉及哪些物态变化？ 1. 原理分析 结合物态变化知识，用流程图描述取水过程中的能量与状态变化： （土壤中的水）______→（水蒸气）→（液态水） 关键原理： 1. 影响因素讨论 查阅资料后，小组讨论露水收集方法（至少 3 点）： 任务二：设计并制作露水收集工具 1. 工具与材料准备 塑料薄膜（直径 1-1.2 米）、500ml 烧杯（收集容器）、100ml 量筒（测量工具）、鹅卵石 / 沙土（固定用）、铲子、剪刀、卷尺、防护手套。 1. 制作步骤（小组合作完成） 步骤 操作要点 我的记录（如遇到的问题） 1. 选址挖坑 选择开阔潮湿地面，挖直径 80-100cm、深 30-50cm 的圆坑 ______ 2. 固定容器 将烧杯放在坑底中央，用沙土固定防止倾倒 ______ 3. 覆盖薄膜 用薄膜覆盖坑口，边缘用沙土压实密封 ______ 4. 中心配重 在薄膜中心（烧杯正上方）放鹅卵石，使薄膜呈 15° 倾斜 ______ 1. 收集活动设计 实验组 环境类型 薄膜材质 空气湿度（%） 地表温度（℃） 收集水量（ml） 1 2 0. 时间：凌晨 4:00-6:00（露水形成的最佳时段） 0. 变量控制：记录不同环境（草地 / 裸地）、薄膜材质（透明 / 深色）的收集量，填写下表： 任务三：优化取水方案并验证 改进方案 结合实验发现，从材质、结构、环境选择等方面提出至少 2 点改进建议，并说明原理： 建议 1：建议 2：安全规范 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.使用挖掘工具时必须佩戴防护手套，严禁在陡坡或夜间操作；实验后需清理场地，将土壤回填恢复原貌。 【归纳整理】 实践 探究在干旱地区如何取水 【课堂练习】 1.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 2.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。 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：____________________________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实践 探究在干旱地区如何取水 （导学案） 【学习目标】 1.能用液化的知识解释露水的形成原理； 2.能根据液化条件设计并制作露水收集工具，掌握极端环境下取水的基本方法。 【学习重点】 设计并制作露水收集工具，掌握实践操作中的安全规范与变量控制方法 【学习难点】 分析温度、湿度等因素对露水收集量的影响，基于实验数据提出工具改进方案并验证效果。 【自主预习】 回忆物态变化的知识：物质从 气 态变为 液 态的过程叫液化，液化需要 放热 （吸热 / 放热）。 【课堂探究】 分析露水形成的原理及影响因素 1. 情景导入 观察课本中的干旱地区取水案例：在坑底放杯子，覆盖塑料薄膜并固定，薄膜上的水珠会滴入杯中。思考：杯子中的水来自哪里？涉及哪些物态变化？ 洞周围的沙子中含有水分，由于塑料薄膜的密封，温度升高，导致沙子中蕴含的水蒸发加快，由于外界的空气温度低于洞内的温度，水蒸气在塑料薄膜上发生了液化，由于薄膜中间被石头压低，凝结的水珠会因重力作用沿着薄膜斜面汇聚到中心最低处，最终滴落到下方的杯子中，形成杯子里的水。 液态水（土壤中）→ 气态水蒸气（蒸发）→ 液态水（液化，汇聚到杯子中），即先汽化后液化，通过塑料薄膜实现了水蒸气的收集和液化，从而将土壤中的水分转移到杯子里。这一过程类似于自然界的“蒸馏”或“露水形成”原理，利用物态变化实现了水分的提取。 1. 原理分析 结合物态变化知识，用流程图描述取水过程中的能量与状态变化： （土壤中的水）__液态水____→（水蒸气）→（液态水） 关键原理： 1. 影响因素讨论 查阅资料后，小组讨论露水收集方法（至少 3 点）： （1）地面凹陷收集法：挖浅坑并覆盖塑料薄膜，用石头固定边缘和中心形成下凹结构，利用昼夜温差使水蒸气在薄膜下液化成水珠，汇聚后滴入坑内容器中。 （2）植物蒸腾法：用塑料袋包裹树枝或叶片，利用植物蒸腾作用产生的水汽在袋内凝结成露水，适用于野外有植被的环境。 （3）表面凝结法：在清晨用布、海绵等吸附草叶、金属板或光滑石头表面的露水，拧干后收集；或使用深色塑料布、金属网等铺设在地面，利用其导热性促进露水凝结。 （4）传统工具法：古人用石臼、碗钵等容器在屋檐下或田野中承接露水，现代可简化为放置浅盘、金属板等光滑容器露天收集。 （5）简易蒸馏法：在坑内放置容器，覆盖塑料膜并在中心放置重物，通过土壤水分蒸发后液化收集露水，适用于干旱地区。 这些方法均利用露水遇冷凝结的原理，通过优化收集面材质（如深色材料吸热）、结构（倾斜或凹陷设计）及环境（选择湿度高、温差大的夜间/清晨）提升效率 任务二：设计并制作露水收集工具 1. 工具与材料准备 塑料薄膜（直径 1-1.2 米）、500ml 烧杯（收集容器）、100ml 量筒（测量工具）、鹅卵石 / 沙土（固定用）、铲子、剪刀、卷尺、防护手套。 1. 制作步骤（小组合作完成） 步骤 操作要点 我的记录（如遇到的问题） 1. 选址挖坑 选择开阔潮湿地面，挖直径 80-100cm、深 30-50cm 的圆坑 ______ 2. 固定容器 将烧杯放在坑底中央，用沙土固定防止倾倒 ______ 3. 覆盖薄膜 用薄膜覆盖坑口，边缘用沙土压实密封 ______ 4. 中心配重 在薄膜中心（烧杯正上方）放鹅卵石，使薄膜呈 15° 倾斜 ______ 1. 收集活动设计 实验组 环境类型 薄膜材质 空气湿度（%） 地表温度（℃） 收集水量（ml） 1 2 0. 时间：凌晨 4:00-6:00（露水形成的最佳时段） 0. 变量控制：记录不同环境（草地 / 裸地）、薄膜材质（透明 / 深色）的收集量，填写下表： 任务三：优化取水方案并验证 改进方案 结合实验发现，从材质、结构、环境选择等方面提出至少 2 点改进建议，并说明原理： 建议 1：采用深色薄膜提升吸热效率，较传统透明膜液化量提升30% 建议 2：坑底植物优选仙人掌等新鲜多汁植物，可使湿度提升20%-40% 安全规范 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.使用挖掘工具时必须佩戴防护手套，严禁在陡坡或夜间操作；实验后需清理场地，将土壤回填恢复原貌。 【归纳整理】 实践 探究在干旱地区如何取水 【课堂练习】 1.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。 2.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。 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。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$