第2章跨学科实践活动2 自制净水器导学案--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学导学案围绕“自制净水器”跨学科实践展开，引导学生认识天然水杂质类型，掌握沉淀、过滤、吸附等净水方法及原理，区分物理变化。课前通过预习案梳理基础，课中以任务驱动开展探究，结合自来水厂净水流程视频等资源，构建从理论到实践的学习支架。 资料突出跨学科整合特色，融合工程结构设计与物理压强知识，通过小组合作、控制变量法探究材料层数和水流速度影响，培养科学探究与实践能力。习题设计注重逻辑推理与反思优化，助力树立节水责任，全面落实化学核心素养。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动2 自制净水器 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据沪教版初中化学新课标要求，学生需认识天然水的杂质类型，掌握沉淀、过滤、吸附等净水核心方法与原理，区分净水过程中的物理变化。能结合工程、物理跨学科知识，自主设计、组装简易净水器，完成净水实验探究。学会观察、对比净水效果，反思装置不足并优化，树立节约用水、保护水资源的科学观念，提升实践创新与问题解决能力。 学习目标 化学观念：明确天然水为混合物，掌握分层过滤、活性炭吸附的净水原理，区分净水物理变化，建立物质分离的基础认知。 科学思维：通过对比不同材料、装置的净水效果，归纳净水规律，分析实验异常问题，形成严谨的逻辑推理思维。 科学探究与实践：自主完成净水器设计、组装、调试与探究，熟练掌握净水实操技能。 科学态度与责任：培养严谨求实、敢于创新的探究精神，树立爱护水资源、绿色低碳的社会责任。 重难点 教学重点：掌握小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉等净水材料的作用及分层堆叠顺序，理解过滤、吸附的净水原理，熟练完成简易净水器的组装与净水实验操作。 教学难点：结合跨学科知识优化净水器结构，探究材料层数、水流速度对净水效果的影响，精准分析实验误差与装置缺陷，针对性提出改进方案，实现理论知识与实操应用的深度结合。 资源与 建议 教学资源：实验器材（塑料瓶、剪刀、纱布、蓬松棉、小卵石、石英砂、活性炭、玻璃棒、烧杯）、浑浊天然水、自来水、水质对比记录表、自来水厂净水流程视频、净水器优化案例素材、TDS水质检测工具。同时整合物理压强、工程结构设计的跨学科拓展资料，贴合新教材跨学科实践要求。 教学建议：采用任务驱动、小组合作探究模式，课前布置预习任务，铺垫净水基础知识点。课中以自主设计、动手实操、对比探究、反思优化为主线，弱化教师讲授。鼓励学生自主替换净水材料、调整装置结构，大胆创新。课后结合生活实际拓展，联系自来水厂净水工艺，引导学生学以致用，同时注重分层教学，兼顾不同层次学生的探究能力。 学习过程 （一）课前预习案 结合沪教版九年级上册新教材水的净化相关内容，完成以下预习习题，自主梳理基础知识点，为课堂实操探究做好铺垫。 基础填空题 1. 自然界中的河水、湖水、井水等天然水均属于________（填“纯净物”或“混合物”），天然水中含有的杂质主要分为三类，分别是不溶性大颗粒杂质、________和________。 2. 初中化学中常见的净水方法有静置沉淀、________、________、蒸馏，其中净化程度最低的是________，净化程度最高的是________。 3. 简易净水器常用的净水材料有小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布等，其中起到过滤大颗粒不溶性杂质的材料是________、________，起到吸附色素和异味作用的材料是________。 4. 净水过程中，静置沉淀、过滤、吸附均属于________（填“物理变化”或“化学变化”），原因是________。 5. 自来水厂净水的核心流程依次为：取水→________→________→________→杀菌消毒→配水。 基础选择题 1. 下列关于天然水杂质的说法，错误的是（ ） A. 泥沙属于不溶性固体杂质 B. 水中溶解的色素属于可溶性杂质 C. 水中细菌属于微生物杂质 D. 天然水中不含任何可溶性杂质 2. 简易净水器中蓬松棉的主要作用是（ ） A. 吸附异味 B. 过滤细小悬浮杂质 C. 沉淀大颗粒杂质 D. 杀菌消毒 3. 下列净水操作中，能除去水中可溶性色素和异味的是（ ） A. 静置沉淀 B. 石英砂过滤 C. 活性炭吸附 D. 纱布过滤 4. 自来水厂净水过程中，一定发生化学变化的是（ ） A. 静置沉淀 B. 过滤 C. 活性炭吸附 D. 杀菌消毒 预习思考题 1. 结合教材内容，思考自制净水器中各类材料能否随意堆叠？如果颠倒小卵石和石英砂的顺序，会出现什么问题？ 2. 经过自制净水器净化后的水能否直接饮用？请说明理由。 3. 结合生活实际，列举两种生活中利用过滤、吸附原理净水的实例。 预习小结：通过课前预习，我已经掌握了天然水的物质分类、常见净水方法及基础材料的作用，初步了解了简易净水器的搭建逻辑，但对于材料配比、装置结构优化、净水效果差异的原因等知识点仍存在疑问，将在课堂探究中重点突破。 （二）课中探究案 本节课围绕“设计、组装、探究、优化自制净水器”核心任务，结合跨学科知识，通过分层探究习题、实操任务、问题分析、反思拓展，逐步突破重难点，落实核心素养。 探究任务一：净水材料原理深度探究 结合预习内容与教材新知，完成下列探究习题，精准掌握各净水材料的核心作用与适用范围。 1. 填表分析：完善简易净水器各层材料的净水作用、去除杂质类型及净水特点。 净水材料 主要净水作用 去除杂质类型 净水特点 小卵石 石英砂 活性炭 蓬松棉/纱布 2. 判断题，对的打√，错的打×并改正。 （1）活性炭可以将硬水转化为软水。（ ）________ （2）小卵石、石英砂的净水原理是过滤，属于物理变化。（ ）________ （3）蓬松棉可以吸附水中的异味和色素。（ ）________ 3. 简答题：为什么简易净水器需要按照“大颗粒材料→小颗粒材料→吸附材料”的顺序堆叠？结合物理过滤原理分析原因。 探究任务二：净水器装置设计与组装实操探究 结合新教材跨学科实践要求，融合工程结构设计、物理压强知识，完成装置设计、组装实操与问题排查，完成以下习题与实操任务。 1. 设计填空题：自制净水器常用塑料瓶作为载体，制作时需将塑料瓶________（填“正放”或“倒置”），剪去瓶底，瓶口作为出水端，首先在瓶口铺设________，防止细小材料漏出。 2. 排序题：将下列净水材料按从下到上（出水端到进水端）的正确顺序排列：①活性炭 ②小卵石 ③蓬松棉 ④石英砂 ⑤纱布，正确顺序为________。 3. 实操问题分析题：小组组装净水器过程中，若出现水流速度过慢、装置漏水、净水后水体仍浑浊的问题，请分别分析可能的原因。 （1）水流速度过慢：________ （2）装置漏水：________ （3）出水依旧浑浊：________ 4. 跨学科思考题：结合物理压强知识分析，为什么净水器进水端水位越高，水流速度越快？水流速度过快会对净水效果产生什么影响？ 探究任务三：净水效果对比与变量探究 采用控制变量法，开展对比实验，探究不同变量对净水效果的影响，落实科学探究思维，完成下列探究习题。 1. 控制变量实验设计：探究活性炭用量对净水效果的影响，实验中需要控制的不变量有________、________、________，唯一变量是________。 2. 现象分析题：取等量浑浊天然水，分别用两组不同装置净水，甲组仅用小卵石、石英砂过滤，乙组在甲组基础上增加活性炭层，观察现象：甲组出水澄清但仍有轻微颜色、异味，乙组出水无色无味。请分析两组净水效果差异的原因。 3. 数据探究题：小组实验记录如下，结合数据分析作答。 实验组 材料堆叠层数 水流速度 净水后浑浊度 异味去除情况 1组 层数较少 快 轻微浑浊 未完全去除 2组 层数适中 适中 澄清透明 完全去除 3组 层数过多 极慢 澄清透明 完全去除 （1）根据表格数据，分析材料层数、水流速度与净水效果的关系。 （2）综合净水效果和实验效率，最优的装置设计方案是________。 探究任务四：实验反思与装置优化拓展 结合实验实操中出现的问题，联系自来水厂净水工艺，开展反思优化，完成拓展习题，提升创新与应用能力。 1. 反思填空题：自制简易净水器只能去除水中的________杂质和部分可溶性色素、异味，无法去除水中的________和微生物，因此净化后的水________（填“能”或“不能”）直接饮用。 2. 优化设计题：若想提升自制净水器的净水效果，同时兼顾净水效率，请写出两条具体的装置优化方案。 3. 跨学科拓展题：结合生物、地理知识，分析水资源污染的主要原因，以及日常生产生活中保护水资源的具体措施。 4. 真题迁移题：对比自制净水器与自来水厂净水流程，回答下列问题。 （1）自制净水器模拟了自来水厂净水的________、________环节。 （2）自来水厂相较于自制净水器，新增的核心净水步骤是________，该步骤的作用是________。 课堂总结习题 1. 梳理本节课核心知识点，完成思维导图填空：水的净化物理方法包括________、________、________；简易净水器核心材料分为________类，分别实现过滤、吸附功能。 2. 简答题：简述自制净水器的设计原理、核心步骤与实验注意事项。 3. 素养升华题：结合本次跨学科实践活动，谈谈化学实验与生活、工程技术的联系，以及节约用水、保护水资源的意义。 课中学习总结：本节课通过分层探究、实操组装、变量分析、反思优化，系统掌握了简易净水器的制作原理与操作方法，理解了过滤、吸附的净水本质，学会运用控制变量法开展科学探究，融合多学科知识解决实际问题。同时发现了装置设计的不足，明确了净水技术的应用价值，树立了保护水资源的责任意识，全面落实化学核心素养培养目标。 板书设计 跨学科实践活动2 自制净水器 一、净水杂质分类 不溶性杂质→过滤去除；可溶性色素、异味→吸附去除；微生物、可溶性盐→简易装置无法去除 二、核心材料及作用 小卵石/石英砂：过滤不溶性杂质；活性炭：吸附色素、异味；蓬松棉/纱布：隔离材料、细过滤 三、装置组装顺序（倒置塑料瓶） 瓶口（出水）→纱布→蓬松棉→活性炭→石英砂→小卵石→瓶底（进水） 四、净水原理 过滤（分层除杂）、吸附（物理吸附），均为物理变化 五、探究与优化 变量：材料层数、水流速度、活性炭用量；优化：分层合理、流速适中、密封防漏 六、素养升华 科学探究、学以致用、保护水资源 参考答案 （一）课前预习案答案 基础填空题 1. 混合物；可溶性杂质；微生物杂质 2. 过滤；吸附；静置沉淀；蒸馏 3. 小卵石；石英砂；活性炭 4. 物理变化；均无新物质生成 5. 静置沉淀；过滤；活性炭吸附 基础选择题 1. D 2. B 3. C 4. D 预习思考题 1. 不能随意堆叠。若颠倒小卵石和石英砂顺序，大颗粒杂质会堵塞石英砂缝隙，导致水流不畅，净水效率大幅降低，过滤效果变差。 2. 不能直接饮用。自制净水器无法去除水中的细菌、病毒等微生物和可溶性钙、镁化合物，水体仍存在安全隐患。 3. 生活中滤网过滤茶水、净水器活性炭吸附异味、纱窗过滤灰尘等（合理即可）。 （二）课中探究案答案 探究任务一答案 1. 表格答案： 小卵石：过滤大颗粒不溶性杂质；泥沙、石块等大颗粒杂质；初步过滤，拦截大颗粒杂质，保护下层过滤材料 石英砂：过滤细小不溶性悬浮杂质；细小泥沙、悬浮颗粒物；精细化过滤，进一步净化水体 活性炭：吸附水中色素、异味，吸附少量细小杂质；可溶性色素、异味、微小悬浮杂质；吸附能力强，改善水体颜色和气味 蓬松棉/纱布：隔离各层净水材料、精细过滤微量杂质；残留细小悬浮杂质；质地疏松，透水且防材料泄漏 2. 判断题：（1）×；活性炭只能吸附色素异味，不能去除钙镁离子，无法软化硬水 （2）√ （3）×；蓬松棉仅起过滤、隔离作用，无吸附异味色素的功能 3. 大颗粒材料孔隙大，可先拦截大颗粒杂质，避免下层细小过滤材料被堵塞；逐层缩小过滤孔隙，实现分层精细化过滤，提升净水效果和水流通畅度。 探究任务二答案 1. 倒置；纱布、蓬松棉 2. ⑤③①④② 3. （1）净水材料填充过密、层数过多，孔隙堵塞 （2）瓶体裁剪接口不密封、材料铺设不均匀、瓶口密封不严 （3）材料层数过少、过滤不充分，原水杂质过多、水流速度过快 4. 进水端水位越高，液体压强越大，水流流速越快；水流过快会导致水体与净水材料接触时间过短，过滤、吸附不充分，净水效果下降。 探究任务三答案 1. 原水浑浊度、材料层数、水流速度；活性炭用量 2. 甲组仅通过过滤去除不溶性杂质，无法去除可溶性色素和异味；乙组活性炭发挥吸附作用，去除了水中的色素和异味，因此净水效果更优。 3. （1）在合理范围内，材料层数越多、水流速度适中，净水效果越好；层数过少、流速过快，净水不彻底；层数过多，净水效果达标但效率极低。（2）材料层数适中、水流速度适中的2组方案 探究任务四答案 1. 不溶性；可溶性钙镁化合物；不能 2. 优化方案：合理搭配材料层数，保证净水效果的同时提升流速；更换吸附效果更好的活性炭；在进水端增加初步静置沉淀步骤（合理即可）。 3. 水污染原因：工业废水随意排放、生活污水直排、化肥农药过度使用、垃圾污染水体。保护措施：节约用水、污水达标排放、合理使用化肥农药、清理水体垃圾等（合理即可）。 4. （1）过滤；吸附 （2）杀菌消毒；杀灭水中的细菌、病毒等有害微生物，保障饮水安全 课堂总结习题答案 1. 静置沉淀；过滤；吸附；两（过滤材料、吸附材料） 2. 设计原理：利用分层过滤、活性炭吸附的物理原理，去除天然水中的杂质。核心步骤：裁剪装置、铺设净水材料、组装净水器、通水实验、效果观察。注意事项：材料堆叠顺序正确、装置密封防漏、水流速度适中、材料填充疏密适度。 3. 化学知识广泛应用于生活净水、工程设计等领域，跨学科实践能有效解决生活实际问题。水资源珍贵且有限，我们应学以致用，践行节水护水理念，承担保护水资源的社会责任（合理即可）。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $