跨学科实践活动四、自制净水器及水质检测导学案--2025-2026学年九年级化学仁爱科普版下册

该初中化学导学案聚焦水的净化与水质检测，引导学生掌握沉淀、过滤、吸附等净水方法，理解自制净水器原理及硬水软水鉴别、pH与TDS检测等核心知识。课前通过预习案梳理基础，课中结合水厂净水工艺科普视频，以小组合作实操探究搭建从理论到实践的学习支架。 资料特色在于跨学科融合，整合物理过滤原理、生物水质健康及地理水资源分布知识，通过自制净水器实验与水质检测实操培养科学探究与实践能力。习题设计注重真实问题解决，强化科学态度与责任，助力学生提升运用化学知识解决实际问题的创新意识。

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 四、自制净水器及水质检测 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据义务教育化学新课标要求，学生需了解沉淀、过滤、吸附等水的净化常用方法，掌握简易净水装置的制作原理与操作流程。学会运用简单工具检测水质，结合物理、生物、地理跨学科知识分析水质问题。能基于真实水环境问题设计、优化净水方案，树立节水护水的科学观念，提升运用化学知识解决生活实际问题的实践能力与创新意识。 学习目标 科学观念：明晰天然水含多种杂质，掌握不同净水方法的除杂原理，区分硬水、软水的本质差异，建立物质分离提纯的基础观念。 科学思维：通过对比不同净水材料、净水流程的效果，归纳净水规律，推理水质差异成因，培养逻辑分析与优化思维。 科学探究与创新意识：自主完成净水器制作与水质检测，主动改进实验方案。 科学态度与社会责任：关注水资源现状，树立节约用水、保护水资源的责任意识。 重难点 教学重点：掌握沉淀、过滤、吸附的净水原理，熟悉自制净水器的材料搭配与组装流程，掌握硬水软水的鉴别方法和基础水质检测操作。 教学难点：理解不同净水材料的分层净水逻辑，能结合实验现象分析净水效果差异，自主优化净水器结构；区分净水过程中的物理变化，精准分析水质检测误差原因，实现跨学科知识的综合运用。 资源与 建议 学习资源：教材中水的净化相关知识点、生活废弃塑料瓶、小卵石、石英砂、活性炭、纱布、蓬松棉等实验材料；肥皂水、pH试纸、TDS水质检测笔等检测工具；自来水、河水、井水等待测水样；水厂净水工艺科普视频、生活饮用水卫生标准资料、跨学科净水拓展素材。 学习建议：课前自主梳理净水基础知识点，搜集生活净水素材；课中以小组合作形式完成装置组装、实验探究与水质检测，主动记录实验现象、分析问题；课后结合物理过滤原理、生物水质健康知识、地理水资源分布知识优化实验。注重动手实操与思考总结，敢于创新装置结构，结合真实生活场景理解净水价值。 学习过程 （一）课前预习案 本次课前预习案围绕新教材水的净化核心知识点设计，立足基础、衔接实操，帮助学生提前搭建知识框架，为课中动手探究、跨学科实践做好铺垫，所有习题均贴合仁爱科普版九年级下册教材内容，聚焦自制净水器与水质检测核心考点。 预习目标 1. 熟记天然水的杂质分类、常见净水方法及原理，区分不同净水方法的除杂范围。2. 了解自制净水器的常用材料及各自作用，初步掌握装置分层结构。3. 知晓硬水、软水的概念、鉴别方法及危害，了解基础水质检测的核心指标。4. 初步建立化学与生活、物理、生物的跨学科关联，树立水资源保护意识。 预习基础填空题 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”），其中含有的杂质主要分为两类，分别是________杂质和________杂质。 2. 常见的水的净化方法有四种，分别是________、________、________、________，其中净化程度最低的是________，净化程度最高的是________。 3. 沉淀法分为静置沉淀和吸附沉淀，明矾在净水过程中的作用是________，该过程主要除去水中的________杂质。 4. 过滤操作可以除去水中的________杂质，过滤操作的核心要点可总结为“一贴、二低、三靠”，其中“一贴”是指________。 5. 活性炭具有________结构，具备良好的________性，在净水过程中主要吸附水中的________和________，该过程属于________（填“物理”或“化学”）变化。 6. 含有较多________的水叫做硬水，不含或含较少________的水叫做软水。生活中常用________的方法鉴别硬水和软水，通过________的方法降低水的硬度。 7. 自制简易净水器的常用材料有小卵石、石英砂、活性炭、纱布、蓬松棉，其中起到初步过滤大颗粒杂质作用的是________，精细过滤小颗粒杂质的是________。 8. 基础水质检测的常见指标包含________、________、溶解性总固体等，生活饮用水需符合国家卫生标准，保障人体健康。 预习思考题 1. 结合教材知识思考：过滤操作只能除去水中的不溶性杂质，能否除去水中的可溶性钙、镁化合物？为什么？ 2. 自制净水器中，小卵石、石英砂、活性炭的摆放顺序能否颠倒？请说明理由。 3. 生活中长期使用硬水会带来哪些危害？请结合生活实例列举两点。 4. 对比自来水厂净水流程，思考自制简易净水器缺少哪些净水环节，净化后的水能否直接饮用？ 预习拓展跨学科习题 1. 【物理跨学科】过滤净水利用了物质的颗粒大小差异，从物理角度分析，滤网、砂石层的过滤原理与日常哪些生活用品原理一致（举一例）？ 2. 【生物跨学科】被污染的河水含有微生物、有机物等杂质，饮用未经净化的天然水可能会造成哪些健康问题？ 预习小结 通过课前预习，我已经掌握了天然水的成分、基础净水方法及原理，初步了解了自制净水器的材料用途和水质检测基础常识。同时发现自身疑惑：净水器分层结构的核心逻辑、水质检测数据的判断标准、净水过程中物理变化与化学变化的精准区分，这些问题将在课中探究中重点解决，为动手实验和跨学科实践做好充分准备。 （二）课中探究案 课中探究案以“问题驱动、小组合作、实操探究、跨学科融合”为核心，结合新教材实践要求，层层递进完成知识巩固、实验操作、现象分析、问题优化、素养提升全过程，聚焦自制净水器制作、净水效果对比、水质检测三大核心任务。 探究任务一：净水原理深度探究（基础巩固） 结合课前预习内容，小组合作完成以下探究问题，深化对净水方法的理解，区分不同净水方式的适用范围和净化效果。 1. 对比静置沉淀、吸附沉淀、过滤、吸附四种净水方法，完成下表填空： 净水方法 除去杂质类型 净化效果 变化类型 静置沉淀 最低，仅去除大颗粒沉降杂质 吸附沉淀（明矾） 优于静置沉淀，去除悬浮杂质 过滤 去除全部不溶性杂质 活性炭吸附 去除色素、异味，净化水质 2. 小组讨论：滤液浑浊是过滤实验的常见问题，请列举3种滤液浑浊的原因，并写出对应的解决方法。 3. 核心辨析：为什么过滤和活性炭吸附均不能将硬水转化为软水？ 探究任务二：自制简易净水器实操探究（核心实验） 实验材料：剪去底部的塑料饮料瓶、瓶盖（打孔）、小卵石、石英砂、活性炭、多层纱布、蓬松棉、浑浊河水（或泥水）、烧杯、玻璃棒 实验步骤与探究问题，小组合作完成实操并记录： 1. 装置组装：按照自下而上的顺序组装净水器，底层放置蓬松棉、纱布，依次叠加活性炭、石英砂、小卵石，每层材料之间用纱布隔开。请写出分层放置材料的目的。 2. 实验操作：将准备好的浑浊水样缓慢倒入自制净水器中，观察滤液的颜色、浑浊度变化，记录实验现象。 3. 现象分析：对比原水样和净化后的水样，说说净水器各层材料分别起到了什么净水作用。 4. 误差探究：若净化后的水样仍然略显浑浊，分析可能的装置组装或操作问题。 5. 装置优化：结合实验效果，思考如何改进净水器结构、材料配比，提升净水效果。 探究任务三：水质检测实践探究（拓展实操） 在完成净水实验后，分别对原浑浊水样、自制净水器净化后的水样、自来水三种水样进行水质检测，掌握基础水质检测方法，对比不同水样的水质差异。 检测项目一：硬水、软水鉴别 实验操作：取三支洁净试管，分别加入等量三种待测水样，向试管中滴加等量肥皂水，振荡，观察泡沫和浮渣情况，完成实验记录。 实验记录填空：泡沫多、浮渣少的是________；泡沫少、浮渣多的是________。 检测项目二：水样pH检测 实验操作：用pH试纸分别测定三种水样的酸碱度，对比生活饮用水pH标准（6.5-8.5），判断水样是否符合基础饮用标准。 检测项目三：溶解性总固体检测 借助TDS水质检测笔检测三种水样的溶解性总固体含量，数值越低，水样纯度越高，记录数据并分析净水效果。 小组探究问题：1. 自制净水器净化后的水样是硬水还是软水？能否直接饮用？说明理由。2. 三种水样的pH、TDS数值存在差异的原因是什么？ 探究任务四：跨学科综合探究（素养提升） 结合物理、生物、地理学科知识，完成跨学科探究，落实新课标跨学科实践要求。 1. 【物理融合】从压强、过滤原理分析，为什么水样缓慢倒入净水器的净水效果优于快速倾倒？ 2. 【生物融合】净化后的水样虽清澈，但仍不能直接饮用，从生物角度分析水中可能残留哪些有害物质？ 3. 【地理融合】结合本地水资源现状，分析天然水体污染的主要来源，提出2条合理的水资源保护措施。 探究任务五：课堂总结与反思 1. 梳理本节课核心知识：总结水的净化方法、自制净水器原理、水质检测核心要点。 2. 实验反思：本次实验中存在哪些操作失误？装置有哪些可优化的地方？ 3. 素养感悟：结合本次实践活动，谈谈化学知识在生活净水、水资源保护中的实际价值。 板书设计 跨学科实践：自制净水器及水质检测 一、净水方法与原理 1. 沉淀：除大颗粒不溶性杂质（物理变化） 2. 过滤：除全部不溶性杂质（一贴二低三靠） 3. 吸附：活性炭除色素、异味（物理变化） 二、自制净水器（自下而上） 蓬松棉→纱布→活性炭→石英砂→小卵石 核心逻辑：由细到粗，递进式除杂 三、水质检测 1. 硬水、软水：肥皂水鉴别（泡沫多为软水） 2. 检测指标：pH、TDS、杂质含量 四、素养总结 科学探究、跨学科融合、节水护水 参考答案 （一）课前预习案答案 预习基础填空题 1. 混合物；不溶性；可溶性 2. 静置沉淀；吸附沉淀；过滤；蒸馏；静置沉淀；蒸馏 3. 吸附水中悬浮杂质，使其沉降；悬浮、不溶性 4. 不溶性；滤纸紧贴漏斗内壁，无气泡 5. 疏松多孔；吸附；色素；异味；物理 6. 可溶性钙、镁化合物；可溶性钙、镁化合物；肥皂水；煮沸 7. 小卵石；石英砂 8. pH；溶解性总固体（TDS） 预习思考题 1. 不能。过滤仅能截留不溶性杂质，可溶性钙、镁化合物溶解在水中，无法通过过滤除去。 2. 不能颠倒。需遵循由粗到细的过滤顺序，小卵石过滤大颗粒杂质，石英砂过滤小颗粒杂质，活性炭吸附色素异味，颠倒顺序会堵塞过滤层，降低净水效果。 3. ①长期饮用硬水易引发结石等健康问题；②烧水水壶易结水垢，浪费能源、损坏器具；③洗衣浪费洗涤剂，衣物变硬。（任写两点） 4. 缺少消毒杀菌环节，自制净水器仅能去除不溶性杂质、色素和异味，无法杀灭水中细菌、微生物，也不能完全除去可溶性有害物质，因此净化后的水不能直接饮用。 预习拓展跨学科习题 1. 滤网、纱窗、口罩、滤水壶等（任写一例即可）。 2. 天然水中含有细菌、病毒、寄生虫、有害微生物等，直接饮用易引发肠胃疾病、感染性疾病等健康问题。 （二）课中探究案答案 探究任务一 1. 表格填空： 静置沉淀：大颗粒不溶性杂质；物理变化 吸附沉淀：悬浮性不溶性杂质；物理变化 过滤：全部不溶性杂质；物理变化 活性炭吸附：色素、异味、少量可溶性杂质；物理变化 2. 浑浊原因及解决方法：①滤纸破损，更换新滤纸；②液面高于滤纸边缘，重新过滤，控制液面低于滤纸边缘；③仪器内壁不干净，清洗仪器后重新实验。 3. 硬水的本质是含较多可溶性钙、镁化合物，过滤仅除不溶性杂质，活性炭仅吸附色素异味，均无法除去可溶性钙、镁化合物，因此不能软化硬水。 探究任务二 1. 分层放置目的：按照由细到粗、由精到粗的层级分层，实现递进式净水，避免细小杂质堵塞上层过滤材料，保证净水流畅性和净水效果。 2. 实验现象：原水浑浊、有颜色、含杂质；净化后水样变清澈、颜色变浅、无明显悬浮杂质。 3. 材料作用：小卵石：过滤大颗粒泥沙、杂质；石英砂：精细过滤细小不溶性杂质；活性炭：吸附水中色素、异味；纱布、蓬松棉：隔离分层材料，截留细微杂质。 4. 浑浊原因：材料铺设不平整、层间混杂；倒水速度过快，冲乱过滤层；材料填充过松。 5. 优化方法：分层铺设均匀、压实材料；缓慢倾倒水样；增加活性炭用量、增加过滤层数。 探究任务三 硬水软水填空：软水；硬水 探究问题1：自制净水器净化后的水样仍为硬水，不能直接饮用。因为无法除去可溶性钙镁化合物和细菌微生物，不符合饮用水标准。 探究问题2：原水样杂质多、污染大，pH、TDS数值偏差大；净化后水样杂质减少，数值趋近标准；自来水经过水厂净化消毒，数值最贴合国家标准。 探究任务四 1. 快速倒水会增大水流压强，冲乱过滤层结构，导致杂质穿透过滤层，净水不彻底；缓慢倒水可让水流充分经过各过滤层，充分完成过滤、吸附，净水效果更好。 2. 仍残留细菌、病毒、寄生虫卵、可溶性有害微生物等，直接饮用会危害人体健康。 3. 污染来源：生活污水排放、工业废水污染、农业化肥农药残留、生活垃圾污染。保护措施：节约用水、污水达标排放、减少化肥农药使用、宣传护水知识（任写两条）。 探究任务五（参考示例） 1. 核心知识：净水四种常用方法及原理、自制净水器分层结构与作用、硬水软水鉴别、基础水质检测指标。 2. 实验反思：倒水速度把控不佳、材料铺设不够平整；可优化材料配比、规范操作流程。 3. 素养感悟：化学源于生活、服务生活，通过化学净水技术可改善水质，保护水资源、守护饮水安全，我们应主动践行节水护水行为。 ( 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 $