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”跨学科实践活动展开，引导学生掌握过滤、吸附等净水方法，认识天然水与纯净水差异，通过课前预习案梳理净水基础知识，课中结合自来水厂净水流程视频、实物图片，以小组合作探究搭建从理论到实践的学习支架，衔接沪教版教材水的净化内容。 资料特色在于跨学科融合，整合化学、物理、工程知识，通过自主设计组装净水器、优化装置培养科学探究与实践能力，结合水资源现状树立科学态度与责任，习题注重实验误差分析与创新优化，助力学生提升动手能力与核心素养。

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2022版义务教育化学课标，本活动要求学生认识天然水与纯净水的差异，掌握过滤、吸附等净水核心方法，能利用常见材料设计、组装简易净水器。结合工程、科学技术跨学科知识，完成净水实验探究与装置优化，学会分析净水效果，树立节水护水意识，提升科学探究与实践创新能力，落实化学服务生活的学科理念。 学习目标 宏观辨识与微观探析：辨识不同净水材料的除杂作用，理解宏观净水现象的微观原理。 科学探究与创新意识：自主设计、组装净水器，探究优化装置的方法。 科学思维：归纳净水流程规律，形成严谨的实验逻辑。 科学态度与社会责任：体悟净水技术的价值，养成节约用水、保护水资源的良好素养与环保担当。 重难点 重点：掌握小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉的净水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组装与净水实操。 难点：结合跨学科知识优化净水装置，分析水流速度、材料层数对净水效果的影响，精准辨析不同净水方法的适用范围，实现理论知识与实践操作的融合应用。 资源与 建议 教学资源：透明塑料瓶、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布、浑浊河水、玻璃棒、烧杯、滴管、pH试纸、自来水厂净水流程视频、净水器实物图片。教学建议：立足沪教版教材水的净化核心内容，融合工程设计、物理过滤知识开展跨学科教学。课前布置预习任务，让学生自主了解净水材料作用；课中以小组合作探究为主，放手让学生自主组装、调试装置；课后引导学生对比自制净水器与家用净水器的差异，鼓励创新优化，兼顾基础实操与思维拓展，落实素养育人目标。 学习过程 （一）课前预习案 本预习案紧扣沪教版九年级上册新教材第二章《空气与水资源》中水的净化相关内容，立足跨学科实践活动核心要求，以基础填空、概念辨析、前置思考、预习自测为核心，帮助学生提前梳理净水基础知识，明确实验器材、实验原理与探究方向，为课中实操探究筑牢基础。 1. 基础知识填空 （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________、________不溶性杂质和可溶性杂质、细菌等，因此不能直接饮用。 （2）自来水厂净水的主要流程依次为：取水→________→________→________→消毒→配水，其中发生化学变化的步骤是________。 （3）常见的净水方法有沉降、________、吸附、蒸馏，其中净化程度最低的是________，净化程度最高的是________。 （4）过滤操作可除去水中的________杂质，吸附操作主要利用活性炭的________性，除去水中的________和________。 （5）自制净水器常用的材料有小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布等，其中起到初步过滤大颗粒杂质作用的是________，精细过滤细小悬浮杂质的是________。 2. 概念辨析判断题（对的打√，错的打×） （1）天然水经过沉淀、过滤、吸附后，可得到纯净水。（） （2）活性炭可以吸附水中所有的杂质，实现彻底净水。（） （3）过滤操作中，玻璃棒的作用是搅拌，加快净水速度。（） （4）自制净水器的水流方向必须自上而下，保证杂质充分被过滤吸附。（） （5）小卵石和石英砂的作用原理都是过滤，无本质区别。（） 3. 前置思考简答题 （1）结合教材内容，简要说明沉降、过滤、吸附三种净水方法的适用杂质类型分别是什么？ （2）观察生活中的家用净水器、饮水机净水装置，猜想净水材料的堆叠顺序遵循什么规律？为什么不能随意调换顺序？ （3）天然水净化后，水的清澈度提高，是否代表水已经可以直接饮用？请说明理由。 4. 预习拓展探究 查阅教材及生活资料，梳理自制净水器的制作核心步骤，列出实验所需全部材料与工具，并提前思考实验过程中可能出现的问题：如过滤后水依然浑浊、水流速度过快、净水效果差等，尝试自主预判解决方法。同时结合物理学科过滤原理、工程学科装置设计知识，初步理解本次活动的跨学科内涵。 （二）课中探究案 课中探究案以“问题驱动、小组合作、实操探究、优化创新”为核心，紧扣新教材重难点，层层递进开展探究活动，落实四维核心素养，完整覆盖实验认知、装置组装、实操探究、问题分析、创新优化、总结提升全流程。 探究活动一：净水材料认知与原理探究 【探究问题1】结合教材知识，精准区分各类净水材料的净水功能，完成下表内容。 小卵石：主要去除水中________，作用原理为________；石英砂：主要去除水中________，作用原理为________；活性炭：主要去除水中________，作用原理为________；蓬松棉、纱布：主要起到________、________的作用。 【探究问题2】小组讨论：为什么净水材料必须按照“小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉”的顺序堆叠？颠倒顺序会产生什么后果？请结合杂质颗粒大小与过滤原理分析原因。 【深度思考】从微观角度分析，活性炭的吸附性源于其________结构，该结构可以吸附水中的色素、异味分子，属于________（填“物理”或“化学”）变化，吸附过程中没有新物质生成。 探究活动二：自制净水器装置设计与组装实操 【实验器材】剪去底部的透明塑料瓶、瓶盖（扎小孔）、纱布、蓬松棉、小卵石、石英砂、活性炭、烧杯、浑浊天然水、玻璃棒 【组装步骤探究】根据教材实验要求，完善组装流程，标注关键操作要点。 1. 装置预处理：将塑料瓶倒置，瓶口朝下，在瓶盖均匀扎出多个细小孔洞，保证水流缓慢均匀流出，孔洞过大、过小分别会造成什么问题？________。 2. 底层铺垫：在瓶口处先铺设多层纱布，再铺一层蓬松棉，其目的是________。 3. 分层填料：依次装入清洗干净的小卵石、石英砂、活性炭，每层材料之间用纱布隔开，分层隔开的意义是________。 4. 顶层封口：最上层铺设一层蓬松棉，防止________，完成简易净水器组装。 【小组实操任务】各小组按照规范步骤完成净水器组装，检查装置密封性、材料分层合理性，记录组装过程中出现的问题，小组内部自主整改。 探究活动三：净水实验与现象观察分析 【实验操作】向组装好的净水器中缓慢倒入适量浑浊天然水，观察水流状态、过滤后水的清澈度、颜色、气味变化，对比原水与净化后水的差异，完成实验记录。 【实验现象记录】 1. 原天然水特征：________；2. 第一次过滤后水的特征：________；3. 多次过滤后水的特征：________。 【探究问题1】过滤后的水变清澈，是否完全除去了水中所有杂质？水中是否还含有可溶性杂质、细菌？请结合教材知识说明依据。 【探究问题2】对比小组实验成果，部分小组净水效果好、水流平稳，部分小组出水依然浑浊、水流过快，分析造成实验效果差异的主要原因。 【核心总结】沉降、过滤只能除去水中________杂质，活性炭吸附可除去部分________杂质，自制净水器无法完成________、________的去除，因此净化后的水仍为混合物，不能直接饮用。 探究活动四：实验误差与异常现象分析 结合实操过程，小组合作分析以下异常现象的原因及解决方案，落实实验严谨性素养。 1. 净水后滤液依然浑浊：可能原因①________；②________；③________；解决方案：________。 2. 水流速度过快，净水不充分：可能原因①________；②________；解决方案：________。 3. 活性炭层失效，无法去除异味色素：可能原因①________；②________；解决方案：________。 探究活动五：跨学科拓展与装置优化创新 本活动融合化学、物理、工程设计、环境科学多学科知识，结合所学内容完成拓展探究。 【跨学科思考1（物理）】结合物理过滤原理，说明水流速度与过滤效果的关系：________。 【跨学科思考2（工程）】从装置设计角度，如何改良自制净水器，让净水效率更高、效果更好？请提出至少两条优化方案：________。 【跨学科思考3（环境）】结合水资源现状，说明简易净水技术在野外取水、应急净水、节水护水中的实际价值：________。 探究活动六：课堂总结与知识梳理 1. 梳理本节课核心知识：净水材料的作用、净水原理、自制净水器的组装规范、净水方法的适用范围。 2. 对比自来水厂净水流程与自制净水器净水流程，找出异同点。 3. 总结实验探究收获，反思小组合作、实验操作中的不足，明确科学探究的严谨性要求。 4. 结合生活实际，谈谈日常节约用水、保护水资源的具体做法，树立社会责任意识。 板书设计 跨学科实践活动2 自制净水器 一、净水核心原理 1. 过滤：除不溶性大、小颗粒杂质（物理变化） 2. 吸附：活性炭除色素、异味（物理变化） 二、净水材料及作用（自上而下） 小卵石→大颗粒不溶杂质；石英砂→细小悬浮杂质 活性炭→色素、异味；蓬松棉/纱布→隔离、防渗漏 三、核心结论 1. 净化顺序：先粗滤后精滤，先除颗粒后除异味 2. 自制净水为物理净化，水仍含可溶性杂质、细菌，不可直饮 四、跨学科拓展 化学（净水原理）+物理（过滤吸附）+工程（装置设计）+环境（护水节水） 参考答案 （一）课前预习案答案 1. 基础知识填空 （1）混合物；不溶性；可溶性（2）沉降；过滤；吸附；消毒（3）过滤；沉降；蒸馏（4）不溶性；吸附；色素；异味（5）小卵石；石英砂 2. 概念辨析判断题 （1）×（2）×（3）×（4）√（5）√ 3. 前置思考简答题 （1）沉降：去除水中较大颗粒不溶性杂质；过滤：去除水中细小悬浮不溶性杂质；吸附：去除水中色素、异味等部分可溶性杂质。 （2）遵循“杂质颗粒从大到小”的过滤规律；若调换顺序，细小杂质会堵塞上层粗滤材料孔隙，导致过滤速度变慢、净水效果大幅下降。 （3）不能。净化后的水仅除去了不溶性杂质、色素和异味，仍含有可溶性矿物质、细菌等有害物质，无法达到饮用水标准。 4. 预习拓展探究（开放性答案） 核心步骤：裁剪塑料瓶→瓶盖打孔→分层铺设净水材料→组装装置→倒入浑浊水过滤；常见问题：出水浑浊、水流过快等；解决思路：压实过滤层、调整瓶盖孔洞大小、规范材料堆叠顺序等。 （二）课中探究案答案 探究活动一 【探究问题1】大颗粒不溶性杂质；粗过滤；细小悬浮不溶性杂质；精细过滤；色素、异味、少量可溶性杂质；吸附；隔离过滤层、防止材料泄漏 【探究问题2】天然水杂质颗粒由大到小，小卵石拦截大颗粒，石英砂拦截小颗粒，活性炭吸附微观杂质；颠倒顺序会造成滤层堵塞，过滤效率降低，净水不彻底。 【深度思考】疏松多孔；物理 探究活动二 1. 孔洞过大：水流过快，净水不充分；孔洞过小：水流过慢，实验效率低 2. 隔离材料，防止细小材料从瓶口漏出，均匀分散水流 3. 避免不同净水材料混合，保证分层过滤效果，提升净水质量 4. 上层杂质随水流冲散、滤层混乱 探究活动三 【实验现象记录】原水：浑浊、有颜色、有异味；初次过滤：浑浊度降低，颜色变浅，异味减轻；多次过滤：水质清澈，无明显颜色、异味 【探究问题1】不能除去所有杂质；仍含有可溶性杂质、细菌；教材明确过滤、吸附仅能去除部分杂质，无法除去可溶性物质和微生物。 【探究问题2】材料堆叠不规范、滤层未压实、瓶盖孔洞过大、净水材料未清洗干净、倒水速度过快等。 【核心总结】不溶性；可溶性；可溶性杂质；细菌微生物 探究活动四 1. 滤液浑浊：滤层松散、材料混合、倒水冲散滤层、材料破损；解决方案：重新压实滤层、规范分层铺设、缓慢倾倒水样 2. 水流过快：瓶盖孔洞过大、滤层过薄；解决方案：缩小孔洞、增加净水材料厚度 3. 活性炭失效：活性炭用量过少、活性炭吸附饱和、材料未活化；解决方案：增加活性炭用量、更换新的活性炭 探究活动五（开放性答案） 【跨学科思考1】水流速度越慢，水与滤层、活性炭接触时间越长，过滤吸附越充分，净水效果越好；流速过快会导致净水不彻底。 【跨学科思考2】增加滤层层数、分层增设细纱布、缩小出水孔洞、增设二次过滤装置、更换吸附效果更好的净水材料等。 【跨学科思考3】简易净水技术可应用于野外应急取水、自然灾害水质净化，低成本实现污水初步净化，减少水资源浪费，助力水资源合理利用，增强生态环保能力。 探究活动六（开放性答案） 围绕净水原理、实验操作规范、跨学科融合价值、节水护水理念作答即可。 ( 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 $