4.1水资源及其利用第 2 课时—— 水的净化教学设计-2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

《水资源及其利用（第 2 课时）—— 水的净化》教学设计 一、教材分析 本课时是人教版九年级化学上册第四单元课题 1《水资源及其利用》的第 2 课时，核心内容为水的净化方法（沉淀、过滤、吸附、杀菌消毒）、过滤操作规范及自来水厂净水流程。 从教材体系来看，本节课是 “水资源利用” 的深化延伸 —— 前承 “水资源分布与保护”，聚焦 “如何将自然界的混合水转化为可利用水”，通过实验操作与技术原理讲解，搭建 “混合物分离” 的认知框架；后启 “水的组成”“溶液” 等内容，是理解 “物质提纯”“混合物分离方法” 的基础。教材以 “自然界的水是混合物” 为起点，结合古代净水史料（明矾、漉水囊）、生活实例（漏勺、活性炭除味）、实验操作（过滤）、工业流程（自来水厂），形成 “问题（水浑浊）→方法（沉淀 / 过滤 / 吸附）→规范（操作要点）→应用（工业净水）” 的认知逻辑，既强化了 “实验操作与物质分离” 的关联，又渗透了 “化学技术服务生活” 的理念，是培养学生实验能力与科学思维的重要载体。 二、学情分析 从知识基础来看，学生已知道 “自然界的水含杂质”，了解生活中简单的净水方法（如静置沉淀），但对 “过滤操作的规范”“活性炭的吸附原理”“净水方法的适用范围”（如过滤不能除可溶性杂质）完全陌生，易误认为 “过滤后水变为纯水”。 在能力方面，初中生的实验操作能力较弱，对过滤操作的 “一贴二低三靠” 易混淆，需通过分步演示与纠错强化；对 “净水方法的逻辑顺序”（先沉淀后过滤再吸附），易出现操作颠倒（如先过滤后加明矾），需通过流程梳理突破；对 “活性炭吸附可溶性杂质” 的抽象原理，需通过颜色变化（如红墨水褪色）的直观实验理解。 从认知特点来说，学生对 “古代净水史料”“过滤实验操作”“便携式净水设备” 兴趣浓厚，对 “实验操作纠错” 充满参与感，但对 “净水方法的原理差异”（如沉淀除大颗粒、过滤除小颗粒、吸附除色素异味）易忽视，需通过对比分析强化认知。 三、教学目标 （一）化学观念 1. 区分纯水与自然水：知道纯水是纯净物（如蒸馏水），自然水（河水、湖水）是含不溶性杂质（泥沙）、可溶性杂质（色素、异味）的混合物，明确净化水的目的是除去杂质，提升水质。 2. 掌握水的净化方法：能说出沉淀（静置沉淀、吸附沉淀）、过滤、吸附、杀菌消毒的原理与适用范围 —— 沉淀除大颗粒不溶性杂质，过滤除小颗粒不溶性杂质，活性炭吸附除色素和异味，杀菌消毒（如加氯）除微生物；知道净化水的一般顺序（沉淀→过滤→吸附→消毒）。 3. 了解自来水厂净水流程：能简述 “取水→沉淀→过滤→吸附→消毒→配水” 的工业流程，知道其中化学变化（消毒）与物理变化（沉淀、过滤、吸附）的区别。 （二）科学思维 1. 通过对比 “静置沉淀” 与 “吸附沉淀” 的效果，分析 “明矾的作用”（加速小颗粒沉降），培养 “控制变量分析方法差异” 的逻辑思维。 2. 通过梳理 “净水方法的适用范围”（如过滤不能除可溶性杂质、活性炭能除部分可溶性杂质），发展 “根据杂质类型选择净化方法” 的分类思维。 3. 通过分析 “过滤后滤液浑浊的原因”（滤纸破损、液面高于滤纸边缘），提升 “基于实验现象推导问题原因” 的推理能力。 （三）科学探究与实践 1. 规范进行过滤操作：能按照 “一贴二低三靠” 的要求组装仪器、进行过滤，能识别并纠正操作错误（如玻璃棒未靠三层滤纸、漏斗下端未靠烧杯内壁），提升实验操作能力。 2. 参与 “明矾净水”“活性炭吸附” 实验：观察 “加明矾后水变澄清”“活性炭使红墨水褪色” 的现象，记录实验数据，得出 “明矾加速沉淀”“活性炭吸附色素” 的结论，培养实验观察与分析能力。 3. 设计 “简易净水器”：利用小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉等材料，组装简易净水器，测试净化效果（如过滤浑浊水、吸附有色水），提升科学探究与实践创新能力。 （四）科学态度与责任 1. 通过了解 “古代净水智慧”（明矾、漉水囊）、“现代净水技术”（自来水厂、生命吸管），感受人类对净水方法的探索历程，培养严谨求实的科学态度。 2. 通过学习过滤操作的规范与安全（如防止玻璃棒戳破滤纸、滤液飞溅），树立 “规范实验、安全第一” 的意识，养成细致认真的实验习惯。 3. 通过认识 “净水技术对解决缺水问题的意义”（如便携式净水设备用于野外救援），体会化学技术对改善生活、保障健康的价值，增强社会责任感。 四、教学重难点 （一）教学重点 1. 水的净化方法：沉淀（明矾的作用）、过滤（操作规范 “一贴二低三靠”）、吸附（活性炭的作用）。 2. 过滤操作的规范与纠错：能正确组装仪器，掌握 “一贴（滤纸贴漏斗）、二低（滤纸低于漏斗、液面低于滤纸）、三靠（烧杯靠玻璃棒、玻璃棒靠三层滤纸、漏斗靠烧杯）”。 3. 净水方法的逻辑顺序：沉淀→过滤→吸附→消毒。 （二）教学难点 1. 理解过滤操作的 “一贴二低三靠”：如 “一贴” 的目的（防止气泡影响过滤速度）、“二低” 的原因（防止液体从滤纸与漏斗缝隙流出）。 2. 区分不同净水方法的适用范围：如过滤不能除去可溶性杂质，活性炭不能除去所有可溶性杂质（如盐类），避免误认为 “过滤或吸附后水变为纯水”。 3. 理解活性炭的吸附原理：知道活性炭因 “疏松多孔结构” 吸附色素和异味，属于物理变化。 五、教学过程 （一）导入新课：史料激趣，引入净化 教师活动：展示两则史料：①清朝《调疾饮食辨》“捣蒜或白矾少许，投入水缸中，以使水沉淀净化”；②唐朝《茶经》“漉水囊…… 织青竹以卷之，裁碧缣以缝之”。提问：“古人如何净化浑浊的水？白矾和漉水囊分别起到什么作用？现代又有哪些更高效的净水方法？” 引出课题 “水的净化”。 学生活动：倾听史料，猜测白矾（加速沉淀）、漉水囊（过滤）的作用，产生对 “现代净水方法” 的探究兴趣，明确本节课学习方向。 设计意图：通过古代净水史料，搭建 “古今对比” 的认知情境，激发学习兴趣，自然过渡到现代净水方法的学习。 （二）探究水的净化方法：实验驱动 + 分步突破 1. 沉淀：静置与吸附的对比 教师活动：①演示静置沉淀：取一杯浑浊河水，静置 5 分钟，观察 “底部有少量泥沙沉淀，上层仍浑浊”，提问：“为什么上层水仍浑浊？如何让小颗粒杂质更快沉淀？”；②演示吸附沉淀：向另一杯浑浊河水加 3 药匙明矾，搅拌后静置，观察 “水快速变澄清”，讲解 “明矾溶于水形成胶状物，吸附小颗粒杂质加速沉降”；③总结：沉淀分为静置沉淀（除大颗粒）和吸附沉淀（除小颗粒，需加明矾），是净水的第一步。 学生活动：观察两次沉淀的现象差异，理解 “明矾的吸附加速作用”，记录沉淀的适用范围（除不溶性大 / 小颗粒），明确 “先沉淀再过滤” 的逻辑。 设计意图：通过对比实验，让学生直观感知吸附沉淀的优势，理解明矾的作用，为后续过滤操作铺垫 “先除大颗粒再除小颗粒” 的逻辑。 2. 过滤：操作规范与纠错 教师活动：①分步演示过滤操作： · 组装仪器：铁架台→漏斗（滤纸 “一贴”：紧贴漏斗内壁，无气泡）→烧杯（漏斗下端 “三靠”：靠烧杯内壁）； · 过滤操作：玻璃棒 “三靠”（靠烧杯口、靠三层滤纸）引流，液面 “二低”（低于滤纸边缘、滤纸低于漏斗边缘），观察 “滤液澄清”； · 错误演示：故意出现 “滤纸未贴漏斗（有气泡）”“液面高于滤纸”“玻璃棒靠一层滤纸” 的错误，让学生指出问题及后果（如气泡减慢过滤速度、液面高于滤纸导致滤液浑浊、戳破滤纸导致滤液浑浊）；②学生实践：分组进行过滤操作（过滤加明矾后的河水），教师巡视指导，纠正操作错误；③讨论：“过滤后滤液仍浑浊，可能的原因是什么？如何处理？” 引导学生总结 “滤纸破损、液面高于滤纸、仪器不干净→重新过滤”。 学生活动：观察演示，记录 “一贴二低三靠” 的操作要点；分组实践，规范操作，识别并纠正错误；参与讨论，分析滤液浑浊的原因，掌握问题解决方法。 设计意图：通过 “正确演示 + 错误纠错 + 分组实践”，让学生掌握过滤操作规范，避免机械记忆；讨论环节培养问题分析与解决能力。 3. 吸附：活性炭的作用 教师活动：①演示活性炭吸附实验：取过滤后的澄清红色水（加红墨水），加入活性炭，搅拌后静置，观察 “水褪色”，提问：“活性炭除去了什么杂质？为什么能除去？” 讲解 “活性炭具有疏松多孔结构，吸附色素和异味，属于物理变化”；②对比分析：“过滤能除去红墨水吗？活性炭能除去水中的盐类杂质吗？” 引导学生得出 “过滤不能除可溶性色素，活性炭不能除所有可溶性杂质（如盐）”；③生活应用：展示 “冰箱除味剂”“净水器活性炭滤芯” 图片，说明活性炭在生活中的广泛应用。 学生活动：观察吸附实验现象，理解 “活性炭吸附可溶性色素和异味” 的原理；对比过滤与吸附的差异，明确两者的适用范围；联系生活实例，体会吸附原理的实际应用。 设计意图：通过直观的颜色变化实验，让学生理解活性炭的吸附原理；对比分析突破 “过滤或吸附后水为纯水” 的误区，强化对净水方法适用范围的认知。 4. 杀菌消毒与净水顺序 教师活动：①讲解杀菌消毒：“过滤、吸附后的水仍含微生物，需杀菌消毒（如加氯、紫外线照射），该过程有新物质生成，属于化学变化”；②梳理净水顺序：结合实验与生活，总结 “沉淀（除大颗粒）→过滤（除小颗粒）→吸附（除色素异味）→消毒（除微生物）” 的逻辑顺序，强调 “先除不溶性杂质，再除可溶性杂质和微生物”；③举例应用：“野外如何净化河水饮用？” 引导学生回答 “加明矾沉淀→过滤→活性炭吸附→煮沸消毒”。 学生活动：倾听杀菌消毒的原理，区分物理变化（沉淀、过滤、吸附）与化学变化（消毒）；记忆净水顺序，应用顺序解决实际问题，提升知识应用能力。 设计意图：通过顺序梳理和实际应用，让学生形成系统的净水认知，避免操作颠倒，提升解决实际问题的能力。 （三）探究自来水厂净水流程：工业应用 + 变化区分 教师活动：①展示自来水厂净水流程图，讲解 “取水→沉淀（加絮凝剂）→过滤→吸附（活性炭）→消毒（加氯）→配水” 的工业步骤，对比实验室净水方法（实验室无配水环节，工业需大规模处理）；②提问：“流程中哪些步骤是物理变化？哪些是化学变化？” 引导学生识别 “沉淀、过滤、吸附为物理变化，消毒为化学变化”；③补充拓展：展示 “便携式净水吸管” 图片，介绍 “预过滤→活性炭吸附→杀菌树脂” 的便携净水技术，说明其在野外救援、应急供水中的作用。 学生活动：观察流程图，对比实验室与工业净水的差异；区分物理变化与化学变化，理解工业净水的复杂性；了解便携净水技术，拓宽 “净水应用” 的视野。 设计意图：通过工业流程，让学生将实验室方法与实际应用关联，理解化学技术的规模化价值；便携设备的介绍激发学习兴趣，体现 “化学服务生活” 的理念。 （四）练习与应用：检验效果，强化认知 教师活动：出示练习题：①“下列过滤操作错误的是（ ）A. 滤纸紧贴漏斗内壁 B. 直接向漏斗倾倒液体 C. 漏斗下端靠烧杯内壁 D. 液面低于滤纸边缘”；②“天然水净化步骤为‘沉降过滤→吸附→消毒’，下列说法错误的是（ ）A. 沉降过滤除难溶性杂质 B. 吸附可能用活性炭 C. 消毒为化学变化 D. 净化后为纯水”；③“简述实验室过滤除去浑浊河水中泥沙的操作步骤及注意事项”。引导学生作答，讲解易错点（如 D 选项 “净化后仍含可溶性杂质，不是纯水”）。 学生活动：独立完成练习，同桌互评，针对错误选项展开讨论，强化 “过滤操作”“净水方法适用范围”“物理 / 化学变化区分” 的认知，纠正常见误区。 设计意图：通过针对性练习，巩固核心知识，检验学习效果；开放题 “简述操作步骤” 提升实验操作的规范表达能力。 （五）课堂小结与实践：梳理脉络，延伸应用 教师活动：①知识小结：引导学生绘制 “自然水（混合物）→沉淀→过滤→吸附→消毒→净化水（仍含可溶性杂质）” 的思维导图，梳理净水方法、原理及顺序；②布置实践任务：“利用小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、塑料瓶，制作简易净水器，测试其净化浑浊水和吸附红墨水的效果，撰写实验报告”。 学生活动：梳理知识，构建思维导图；明确实践任务要求，课后准备材料制作简易净水器，将课堂知识转化为实践能力。 设计意图：通过思维导图，帮助学生构建系统的净水认知体系；实践任务培养动手能力与创新思维，落实 “科学探究与实践” 目标。 六、板书设计 水资源及其利用（第 2 课时）—— 水的净化 一、纯水与自然水的区别 类型 组成 实例 纯水 纯净物（仅 H₂O） 蒸馏水 自然水 混合物（含不溶性杂质：泥沙；可溶性杂质：色素、异味） 河水、湖水 二、水的净化方法 方法 原理 适用杂质 变化类型 沉淀 静置：重力使大颗粒沉降；吸附（加明矾）：胶状物吸附小颗粒加速沉降 不溶性大 / 小颗粒 物理变化 过滤 “一贴二低三靠” 分离固液混合物 不溶性小颗粒 物理变化 吸附 活性炭疏松多孔结构吸附 色素、异味（部分可溶性杂质） 物理变化 消毒 加氯、紫外线等杀灭微生物 细菌、病毒 化学变化 过滤操作要点： · 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁（无气泡） · 二低：滤纸边缘低于漏斗边缘；液面低于滤纸边缘 · 三靠：烧杯口靠玻璃棒；玻璃棒靠三层滤纸；漏斗下端靠烧杯内壁 三、净水顺序与工业流程 1. 一般顺序：沉淀→过滤→吸附→消毒 2. 自来水厂流程：取水→沉淀（加絮凝剂）→过滤→吸附（活性炭）→消毒（加氯）→配水 四、核心认知 · 过滤不能除去可溶性杂质，净化后的水仍为混合物（非纯水） · 活性炭吸附为物理变化，消毒为化学变化 七、教学反思 1. 本节课通过实验演示、史料引入、工业流程分析，有效帮助学生掌握了水的净化方法与过滤操作。但在 “活性炭吸附原理” 讲解中，对 “疏松多孔结构” 的微观描述不足，部分学生仍不清楚 “为何能吸附可溶性杂质”，可通过活性炭结构模型或动画演示进一步强化。 2. 过滤操作实践环节，学生对 “玻璃棒引流的角度”“漏斗下端靠烧杯内壁的位置” 仍存在操作偏差，需在演示时用标记线明确位置（如玻璃棒与烧杯口呈 45° 角），降低操作难度。 3. 练习反馈显示，学生对 “净水方法的适用范围”（如过滤不能除可溶性杂质）掌握较好，但对 “净水顺序的逻辑必然性”（如先沉淀后过滤）仍有疑问，需在小结中通过 “颠倒顺序的后果”（如先过滤后加明矾导致滤纸堵塞）强化认知。 4. 简易净水器制作任务的布置中，未明确材料的组装顺序（如小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉，从粗到细过滤），部分学生可能出现材料分层错误，后续可提供组装示意图，明确分层逻辑。 5. 整体来看，本节课达成了 “知识掌握” 与 “实验能力培养” 的目标，但学生对 “净水方法的综合应用”（如根据水质选择多种方法）仍需提升。后续可设计 “不同水质（浑浊河水、有色废水）的净化方案设计” 活动，让学生在方案对比中深化认知，提升解决复杂问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $