第4章《水与人类》最强最全知识清单2026-2027学年浙教版科学八年级上册
2026-09-02
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摘要:
该初中科学单元知识清单系统梳理了“水与人类”全章内容,涵盖地球上水的分布与水资源、溶液与溶解度、海洋探索、浮力及应用、水资源保护五大知识范畴,搭建了从“水的存在”到“性质应用”再到“保护利用”的递进式学习架构。
清单通过“重点标注”“易错警示”“方法规律”分级呈现知识体系,如将“可直接利用淡水仅占0.3%”标注为核心结论强化科学观念。设计“专题归纳”和“核心数据速查”,如“溶液与浊液粒子直径对比表”培养科学思维,不同学生可高效掌握要点,教师能据此精准教学,提升课堂实效。
内容正文:
浙教版 八年级上册 科学 · 第4章 水与人类 知识清单
第 1 节 人类家园中的水 教材 P145~152
■ 温故与说明 本节沿着“地球上水的分布 → 水资源的分布 → 水循环 → 人体中的水”四步展开。两条主线要贯穿始终:一是自然界中水的储量巨大但可直接利用的淡水极少(占比观念);二是水通过蒸发、降水、径流三大环节在陆地—海洋—大气间循环往复。本节数据是后续学习水资源、溶液、浮力等内容的认知基础。
▍ 知识点 1 地球上的水
▪ 一、地球水的总储量与分布
地球表面约 71% 的面积被海洋覆盖,从太空看地球是一颗美丽的蓝色星球。地球上水的总储量约为 1.386×10¹⁸ m³。这些水以多种形式存在于海洋、陆地、大气和生物体中,分布极不均匀:
水体类别
占地球总水量比例
说明
海水
96.53%
地球巨大的储水库
淡水
2.53%
可直接利用部分很少
陆地咸水
0.94%
如内陆咸水湖
→ 冰川水
占淡水的 68.69%
淡水主体的主体在极地、高山
→ 地下淡水
占淡水的 30.06%
浅层地下淡水可利用
→ 其他淡水
占淡水的 1.25%
湖泊、河流、土壤、大气、生物水等
★ 重点掌握 核心结论:地球上水的总量巨大,但 96.53% 是海水(咸水),淡水仅占 2.53%;且淡水中绝大部分是难以利用的冰川水和深层地下水。
◆ 方法与规律 其他淡水内部构成(占“其他淡水”的比例):永冻土底冰等 68.88%、湖泊淡水 20.8%、土壤淡水 4%、沼泽水 2.4%、大气水 3.2%、生物水 0.24%、河流水仅 0.48%。所以“河流水”在总水量中占比微乎其微。
▪ 二、人类可直接利用的淡水资源极少
尽管地球水量巨大,但海水与许多陆地咸水不可直接饮用。可供人类直接利用的淡水资源主要包括河流水、湖泊淡水、浅层地下淡水,它们加起来仅占淡水总量的 0.3% 左右。
⚠ 易错警示 “地球不缺水,人类缺的是可利用的淡水”——这是水资源问题的本质。不能因为地球表面 71% 是水就误以为水资源无限;真正可用的淡水占地球总水量不足 1%。
▍ 知识点 2 水资源的分布
▪ 一、区域分布:与水循环活跃程度有关
一个区域一段时间内“降水量 − 蒸发散失量”的差值,就是该区域可供利用的地表与地下径流量,这才是水资源的主要来源。区域水循环越活跃,水资源越丰富。
• 丰富地区:赤道附近、沿海地区(降水多、蒸发相对小)。
• 贫乏地区:内陆、沙漠地区(降水少、蒸发大)。
世界上 60% 以上 的地区属于缺水地带;即便水资源较丰富的地区,局部城市也会出现水资源匮乏。
▪ 二、我国水资源的特点
• 总量不少、人均很少:据 2021 年统计,我国人均水资源仅 2098.5 m³,约为世界平均水平的 四分之一。
• 空间分布不均:南方(尤其东南沿海)丰富,西北(如新疆、甘肃)明显匮乏。
• 时间分布不均:夏秋丰、冬春缺,江河年径流量季节变化大。
▲ 拓展了解:南水北调(不作考查要求) 南水北调工程:构想最早于 1952 年毛泽东主席视察黄河时提出,是把长江水调往华北、西北的战略性工程。规划东线(从扬州江都抽引长江水,利用京杭大运河送天津、烟台、威海)、中线(丹江口水库引水,穿秦岭送豫冀京津)、西线(长江上游通天河、雅砻江、大渡河上游筑坝调水入黄河上游)。三条线路与长江、淮河、黄河、海河相连,形成“四横三纵、南北调配、东西互济”格局。
▍ 知识点 3 地球上的水循环
▪ 一、水循环的环节
分布在地球各处的水处于不断的运动和转化之中。水循环主要包括三大环节:蒸发、降水、径流。水通过蒸发(含植物蒸腾)、水汽输送、凝结、降水、下渗、径流等方式实现循环——水在陆地、海洋、大气之间周而复始地运动,没有开始也没有结尾。
★ 重点掌握 水循环三大环节:蒸发(含植物蒸腾)、降水、径流(地表径流 + 地下径流)。
◆ 方法与规律 水循环的动力来自 太阳辐射;水循环的意义:使陆地淡水得到不断补充和更新,维持全球水量平衡,并塑造地表形态、影响气候与生态。
▪ 二、水循环的类型
• 海陆间循环(大循环):海洋 ⇄ 陆地之间,最重要,使陆地水得到补充。
• 海上内循环:海洋 ⇄ 大气之间。
• 陆上内循环:陆地 ⇄ 大气之间。
▍ 知识点 4 人体中的水
▪ 一、人体各器官的含水量
水是人体的重要组成成分,人体不同器官和组织的含水量(以质量计)如下:
人体器官 / 组织
含水量(约)
人体器官 / 组织
含水量(约)
大脑
74.8%
肾脏
82.7%
心脏
79.2%
肌肉
75.6%
肺
79.0%
血液
83.0%
肝脏
68.3%
—
—
★ 重点掌握 人体含水量规律:人体不同器官含水量不同,血液、肾脏最高(80% 以上),骨骼、脂肪组织较低;成年人体液一般占体重的 60%~70%。
▪ 二、水对人体生命活动的作用
• 人体细胞和体液的重要组成部分。
• 体内的化学反应需要水(水参与物质运输与生化反应)。
• 维持人体正常血压。
没有水,营养无法吸收与输送,代谢废物无法排出,代谢将无法进行。
▪ 三、科学饮水
• 健康成年人每天平均约需 2~2.5 L 水;夏天或剧烈运动后需补充更多。
• 建议饮用 30℃ 左右的温开水;感冒发热时多喝温开水,可稀释痰液、增加尿量、促进降温与排废。
⚠ 易错警示 不要等到口渴才喝水——口渴是体内轻微失水的表现;严重脱水会危及生命。
◆ 方法与规律 不健康饮水习惯要避免:长期缺水、用饮料代替水、一次性大量饮水(加重肾脏负担)、喝过冷或过热的水。
第 2 节 生活中的水溶液 教材 P153~161
■ 温故与说明 本节沿着“物质的溶解 → 溶解性 → 溶解度 → 溶液的配制”四步展开,是化学定量计算的起点。两条主线:一是溶液 vs 浊液的本质区别在粒子直径(溶液<1 nm、浊液>100 nm);二是用“溶解度 S”和“溶质质量分数 a”两个定量工具描述溶液。计算时务必区分“溶解度(饱和时才成立)”与“质量分数(任意溶液都成立)”。
▍ 知识点 1 物质的溶解与溶液
▪ 一、溶液、溶质、溶剂
溶液(solution)是均一、稳定的混合物。像蔗糖、碘等被溶解的物质称为溶质(solute),能溶解其他物质的物质(如水、酒精等)称为溶剂(solvent),溶质溶于溶剂就形成了溶液。
★ 重点掌握 溶液的特征:均一性(各部分性质相同)、稳定性(静置不分层);溶液一定是混合物。
◆ 方法与规律 蔗糖、食盐等固体,碘等,都可溶于水;水是最常用的溶剂,但酒精、汽油、四氯乙烯、丙酮、香蕉水等有机溶剂也能溶解物质(如干洗用四氯乙烯溶去油污、碘溶于酒精成碘酒)。
▪ 二、浊液:悬浊液与乳浊液
乳浊液(emulsion)是小液滴分散到液体里形成的混合物;悬浊液(suspension)是固体小颗粒悬浮在液体里形成的混合物。二者统称浊液——既不均一,也不稳定,静置稍长就会分层。
★ 重点掌握 溶液与浊液的根本区别:物质粒子的直径不同——溶液粒子直径通常 < 1 nm,浊液不溶性粒子直径通常 > 100 nm。
⚠ 易错警示 不能说“澄清透明的液体就是溶液(或纯净物)”。均一透明的食盐水仍是混合物;而蒸馏水是纯净物,不是溶液。CuSO₄ 溶液、碘酒是溶液,泥水、牛奶(乳浊液)不是溶液。
▍ 知识点 2 物质的溶解性
在一定的条件下,很多物质能够溶解的量是有限度的——这种性质叫溶解性。探究实验表明:
★ 重点掌握 影响固体溶解性的因素:① 溶质的种类;② 溶剂的种类;③ 温度。(气体溶解性还受气压影响:气压越大、溶解度越大)
◆ 方法与规律 控制变量法:要研究“温度对溶解性的影响”,必须保持溶质、溶剂的种类与质量不变,只改变温度,比较“一定量溶剂中最多能溶解的溶质质量”。
▍ 知识点 3 物质的溶解度
▪ 一、饱和溶液与不饱和溶液
在一定温度下,在一定量的溶剂里还能继续溶解某种溶质的溶液,称为这种溶质的不饱和溶液(unsaturated solution);不能继续溶解某种溶质的溶液,称为这种溶质的饱和溶液(saturated solution)。
⚠ 易错警示 饱和 / 不饱和是“针对某一种溶质、在特定温度与溶剂量下”而言的,必须指明溶质。“某溶液是饱和溶液”的说法不完整,必须说“某溶质的饱和溶液”。加溶质、改变温度、蒸发溶剂都可使不饱和变饱和。
▪ 二、溶解度(S)的定义
把在一定的温度下,某物质在 100 g 溶剂中达到饱和状态时所溶解的质量,称为该物质在这种溶剂里的溶解度(solubility),用 S 表示(无特别说明时一般指水中的溶解度)。
★ 重点掌握 溶解度四要素:一定温度 + 100 g 溶剂 + 饱和状态 + 溶质质量(单位:g)。
常见物质在 20℃ 时的溶解度如下:
物质
氯化钠
蔗糖
熟石灰 Ca(OH)2
氯酸钾
高锰酸钾
碳酸钠
溶解度 / g(20℃)
36.0
203.9
0.165
7.4
6.4
21.5
◆ 方法与规律 按 20℃ 溶解度分级:易溶(≥10 g)、可溶(1~10 g)、微溶(0.01~1 g)、难溶(< 0.01 g)。例如 NaCl 易溶、Ca(OH)₂ 微溶、AgCl 等可称“难溶”。
▪ 三、溶解度与温度的关系
大部分固体物质的溶解度随温度升高而增大;但有的受温度影响很小(如食盐),有的随温度升高而减小(如气体、氢氧化钙固体)。
温度 / ℃
20
40
60
80
100
蔗糖溶解度 / g
203.9
238.1
287.3
362.2
487.2
氯化钠溶解度 / g
36.0
36.6
37.3
38.4
39.8
★ 重点掌握 温度影响差异:蔗糖溶解度受温度影响很大;氯化钠受温度影响很小;Ca(OH)₂、气体溶解度随温度升高而减小。
▲ 拓展了解:Ca(OH)₂ 溶解度数据(不作考查要求) 氢氧化钙不同温度下的溶解度:0℃ 0.173 g、20℃ 0.165 g、40℃ 0.121 g、60℃ 0.116 g、80℃ 0.095 g、100℃ 0.076 g(随温度升高而减小)。
▍ 知识点 4 溶液的配制(溶质质量分数)
▪ 一、溶质质量分数的概念
日常生活中常用溶质的质量分数来表示溶液的浓度:
溶质的质量分数 a = 溶质的质量 / 溶液的质量 × 100%
(溶液质量 = 溶质质量 + 溶剂质量)
通常用百分数表示。如 0.9% 的生理盐水就是溶质质量分数为 0.9% 的氯化钠溶液。
⚠ 易错警示 溶解度(S)≠ 溶质质量分数(a):S 只在“饱和、100 g 溶剂”下定义;a 适用于任意溶液。饱和溶液中 a = S/(100+S)×100%,且仅当饱和时才有此关系。
▪ 二、有关溶质质量分数的计算
例题:配制 200 g 溶质质量分数为 0.9% 的生理盐水,需要氯化钠和水各多少克?
• m氯化钠 = m溶液 × a = 200 g × 0.9% = 1.8 g
• m水 = m溶液 − m氯化钠 = 200 g − 1.8 g = 198.2 g
◆ 方法与规律 配制步骤:① 计算 → ② 称量(天平称固体、量筒量液体,近刻度用滴管滴加)→ ③ 溶解(玻璃棒搅拌)→④ 转移(装入细口瓶并贴标签)。量筒要放水平桌面,读数时视线与凹液面最低处相平。
▪ 三、溶液的稀释与浓缩
稀释或浓缩溶液时,溶质的质量保持不变(只改变溶剂多少,从而改变质量分数)。
例题:用 98% 的浓硫酸配制 1000 mL 溶质质量分数 10% 的稀硫酸(查表知 ρ稀=1.07 g/cm³,ρ浓=1.84 g/cm³):
• m稀 = ρ稀V稀 = 1.07 × 1000 = 1070 g
• 稀释前后溶质不变:m浓 × 98% = 1070 × 10% → m浓 ≈ 109.2 g
• V浓 = m浓 / ρ浓 = 109.2 / 1.84 ≈ 59.3 mL
⚠ 易错警示 溶液稀释时不变的是溶质质量,溶液浓缩时不变的也是溶质质量。浓度变小靠“加水”,浓度变大靠“加溶质或蒸发水”。计算时若涉及体积,须先用密度把体积换算成质量。
▪ 四、气体的溶解度
★ 重点掌握 气体溶解度:受气压和温度影响较大——温度越高、气压越小,气体溶解度越小。
◆ 方法与规律 解释现象:打开汽水瓶盖,瓶内气压减小,CO₂ 溶解度减小,大量气泡冒出;闷热夏天鱼儿浮头,是因为温度升高、水中溶氧减小。
第 3 节 海洋的探索 教材 P162~169
■ 温故与说明 本节聚焦“如何把海水变成淡水、如何从海水中取盐、如何探测与开发海洋”三大问题。主线是分离与提纯的思路——淡化靠“半透膜截留溶质 / 蒸馏分离水和盐”,制盐靠“蒸发结晶”,深海探测靠“载人潜水器与卫星”等国家重器。本节大量内容属于科学·技术·社会·环境,识记即可。
▍ 知识点 1 海水的淡化
▪ 一、海水淡化的意义与现状
海水淡化是指将海水脱盐取得淡水的过程。截至 2021 年,全球海水淡化产量已超过 1 亿吨/日,惠及 100 多个国家;在中东一些国家,淡化水已是国民饮用水的主要来源。
★ 重点掌握 海水淡化的主要方法:反渗透法、蒸馏法、冷冻法等几十种(目前技术较成熟、应用最广的是反渗透法)。
▪ 二、反渗透法(膜法)
反渗透膜是模拟生物半透膜制成的人工半透膜,孔径非常小,能有效截留水中的各种溶质,而水则能从半透膜渗出,从而得到较纯净的水。
◆ 方法与规律 反渗透法的优点:淡化后水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便,在海水淡化工程中应用最广。2022 年我国企业总承包的沙特拉比格三期项目,日产淡水高达 60 万吨,为吉尼斯世界纪录认证的最大单体反渗透海水淡化项目。
实验中可用 TDS 笔检测水质:TDS 是 total dissolved solids 的缩写,指水中溶解的固体总量,数值越小说明水越纯。
▪ 三、蒸馏法
把水加热到沸腾,产生的水蒸气经冷却形成液态水的方法称为蒸馏法,收集到的水就是蒸馏水。蒸馏水中杂质非常少,可看成仅由水一种物质组成,这种仅由一种物质组成的物质叫纯净物。
⚠ 易错警示 海水淡化的原理并不复杂,但要大规模实现必须综合考虑成本、能耗、效率、环保等问题——这正是科学与技术、工程结合的价值所在。
▍ 知识点 2 海盐的提取(结晶)
▪ 一、日晒法取盐
我国海盐生产一般采用日晒法:利用滨海滩涂筑坝开辟盐田,通过纳潮扬水、日照蒸发而浓缩。当氯化钠溶液达到饱和后,析出氯化钠晶体,即为原盐。
★ 重点掌握 结晶:固体溶质从它的饱和溶液中以晶体形式析出的过程。日晒法取盐属于“蒸发溶剂使溶质结晶”。
日晒得到的原盐(粗盐)成分不仅有氯化钠,还有氯化镁、氯化钙、泥沙等杂质,须经进一步提纯才能成为可食用的精盐。
▪ 二、粗盐提纯(溶解—过滤—蒸发结晶)
• 溶解:粗盐加水搅拌,形成悬浊液。
• 过滤:用滤纸与漏斗分离不溶性泥沙(注意“一贴二低三靠”,液面低于滤纸边缘)。
• 蒸发结晶:滤液倒入蒸发皿加热,用玻璃棒搅拌,出现大量晶体后停火,用余热蒸干。
◆ 方法与规律 本实验中玻璃棒作用贯穿始终:溶解时加速溶解、过滤时引流、蒸发时搅拌防止局部过热和液滴飞溅。
▪ 三、结晶的两种方法
• 蒸发溶剂(如晒盐、蒸发食盐水得 NaCl 晶体)——适用于溶解度受温度影响不大的物质。
• 冷却热饱和溶液(如冷却热的硫酸铜饱和溶液得 CuSO₄ 晶体)——适用于溶解度随温度升高而明显增大的物质。
▲ 拓展了解:晶体生长(不作考查要求) 制备硫酸铜大晶体的思路:先制得 70℃ 左右的澄清硫酸铜饱和溶液,悬入几何形状完整的小晶体,重复静置结晶,使晶体逐渐长大。
▍ 知识点 3 海洋的探索和开发
▪ 一、丰富的海洋资源
海洋是食品、石油、天然气以及矿产资源的重要来源地。人类通过渔业捕捞、水产养殖、海上油井、海底采矿、海浪发电、海水淡化等方式获取大量海洋资源。开发海洋的同时要尽到保护义务,避免过度开发与污染。
▪ 二、我国的深海探测成就
时间
成果
意义
2002 年
成功发射“海洋一号 A”卫星
海洋资源遥感监测
2012 年
“蛟龙号”下潜至 7062 m
世界同类作业型载人潜水器最大深潜纪录
2021 年
“海斗一号”
国际首次实现深海全覆盖声学巡航探测
截至 2023.1
“奋斗者号”完成 25 次万米深潜
万米作业次数跃居世界首位
★ 重点掌握 我国深海探测:“蛟龙号”(7062 m)→“海斗一号”(全覆盖声学巡航)→“奋斗者号”(25 次万米深潜,世界首位),为建设海洋强国提供重要支撑。
▪ 三、可燃冰(天然气水合物)
可燃冰又称天然气水合物或甲烷水合物,是水和天然气在高压、低温条件下形成的固态物质,外形似冰、点火即燃,微观为笼型结构。
◆ 方法与规律 可燃冰储量丰富、分布广,燃烧主要生成 CO₂ 和水、污染极小,被公认为石油和天然气的最佳替代能源;主要分布在深海或陆域冻土中(我国南海、东海及青藏高原冻土带均有分布)。2020 年“蓝鲸二号”在南海神狐海域(水深 1225 m)试采成功,创产气总量与日均产气量两项世界纪录。
第 4 节 水的浮力 教材 P170~182
■ 温故与说明 本节是力学的重点章,沿着“浮力存在 → 阿基米德原理 → 浮沉条件 → 浮力应用”四步展开。两条主线:一是浮力大小由阿基米德原理定量计算(F浮=G排=ρ液gV排);二是浮沉由“浮力与重力的大小关系”或“物体密度与液体密度的大小关系”判定。计算时体积单位必须用 m³、密度用 kg/m³。
▍ 知识点 1 浮力及其测量
▪ 一、浮力的概念
浸在液体中的物体受到液体对它向上的托力,这个力叫浮力(buoyancy force)。浮在水面的物体(游船、冰山)受到浮力,浸没在水中的物体(石块、铁钉)同样受到浮力。
★ 重点掌握 浮力:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上的托力,方向竖直向上。
▪ 二、影响浮力大小的因素
实验表明:物体在液体中所受浮力大小,跟它浸在液体中的体积(即排开液体的体积)以及液体的密度有关——排开液体体积越大、液体密度越大,浮力越大。
◆ 方法与规律 同一物体:浸入水中体积越大(下按气球越深),手感受到的浮力越大;同一物体浸没在密度更大的液体中(如食盐水中),浮力更大。死海中人能漂浮,正是因为海水密度大、浮力足以托住人体。
▪ 三、用弹簧测力计测浮力
把物体挂在弹簧测力计下,先读出空气中重力 G(记为 F₁),再读出浸没在水中时的示数 F₂。示数减小的值,就等于物体所受浮力的大小:
F浮 = G - F₂ = F₁ - F₂
称重法测浮力(F₂ 为物体浸在液体中时测力计示数)
⚠ 易错警示 “浸入”包括部分浸入和完全浸没;“浸没”指全部浸入。浮力大小只与“排开液体的体积、液体密度”有关,与物体浸没的深度无关(深度改变但 V排 不变,浮力不变)。
▍ 知识点 2 阿基米德原理
▪ 一、原理内容
大量实验表明:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力——这就是阿基米德原理(Archimedes principle)。
F浮 = G排液 = ρ液 g V排液
阿基米德原理(同样适用于气体浮力)
★ 重点掌握 阿基米德原理:浸在液体中的物体所受浮力,等于它排开的液体所受的重力;公式 F浮 = ρ液 g V排(ρ液 为液体密度,V排 为排开液体体积)。
⚠ 易错警示 运用公式时单位必须统一:体积 V排 用 m³,密度 ρ液 用 kg/m³,g 取 9.8 N/kg(或题目给定),所得 F浮 单位为 N。切勿把 V排 误用成物体自身体积(只有浸没时 V排=V物)。
▪ 二、浮力产生的原因
浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的压力差。液体内部压强随深度增加而增大,浸没物体下表面所处深度大于上表面,下表面受到的向上的压力 F₂ 大于上表面受到的向下的压力 F₁,二者之差就是浮力:
F浮 = F₂(下表面向上)- F₁(上表面向下)
浮力是液体对物体上下表面的压力差
◆ 方法与规律 若物体与容器底紧密接触(下表面不受液体向上的压力),则不受浮力(如桥墩、深陷河底的石头)。塑料袋装满水浸没在水中的实验:因塑料袋内外都是水,袋不受净浮力,测力计示数几乎不变。
▪ 三、计算举例
例题:总体积 0.7 m³ 的竹筏,放入河水时有 1/5 体积浸入水中。求(1)此时浮力;(2)产生 4500 N 浮力需浸入的体积。
• (1)V排 = 0.7 / 5 = 0.14 m³,F浮 = ρ水gV排 = 1.0×10³ × 9.8 × 0.14 = 1372 N
• (2)由 F′浮 = ρ水gV′排 得 V′排 = 4500 / (1.0×10³ × 9.8) ≈ 0.46 m³
『 科学史话 』 阿基米德 阿基米德(公元前287—前212),古希腊科学家,在数学与几何学上成就辉煌;科学上提出杠杆平衡条件与浮力原理(阿基米德原理)。
▍ 知识点 3 物体的浮沉条件
▪ 一、受力分析:浮力与重力的大小关系
浸没在液体中的物体,受竖直向下的重力 G 和竖直向上的浮力 F浮。根据二者大小关系,物体的浮沉有三种情况:
★ 重点掌握 浮沉条件(受力视角):
① F浮 < G → 下沉;
② F浮 = G → 悬浮或漂浮(静止时平衡);
③ F浮 > G → 上浮(露出液面后 F浮 减小,直到 F浮=G 时漂浮)。
⚠ 易错警示 “漂浮”与“悬浮”都受力平衡(F浮=G),但不同:漂浮时物体部分露出液面(V排<V物);悬浮时物体全部浸没在液体内部任一深度(V排=V物)。
▪ 二、密度视角:物体密度与液体密度比较
浸没在液体中的实心物体,还可直接根据密度判断浮沉:
★ 重点掌握 浮沉条件(密度视角):ρ物 > ρ液 → 下沉;ρ物 < ρ液 → 上浮;ρ物 = ρ液 → 悬浮。
◆ 方法与规律 应用——盐水选种:把种子倒入一定浓度的盐水,饱满沉底的留下,空瘪的浮起剔除。鸡蛋在清水中下沉、在淡盐水中悬浮、在浓盐水中上浮,正是密度关系变化的直观演示。
▪ 三、计算举例(沉浮判断)
例题:密度为 1.03×10³ kg/m³ 的橙汁中,加入柠檬片(m=4 g,V=5 cm³)和奇异果块(m=11 g,V=10 cm³)。求它们静止时的状态及所受浮力。
• ρ柠檬 = 4 g / 5 cm³ = 0.8 g/cm³ = 0.8×10³ kg/m³ < ρ橙汁 → 漂浮
• ρ奇异果 = 11 g / 10 cm³ = 1.1 g/cm³ = 1.1×10³ kg/m³ > ρ橙汁 → 沉底
• 漂浮时 F柠檬 = G柠檬 = 4×10−³ × 9.8 ≈ 0.039 N;沉底时 F奇异果 = ρ橙汁gV = 1.03×10³ × 9.8 × 10×10−⁶ ≈ 0.1 N
▍ 知识点 4 浮力的应用
▪ 一、轮船
用钢铁制造的轮船能漂浮,是因为把它做成空心,增大了排开水的体积、从而增大浮力,使浮力等于重力时漂浮。轮船大小用排水量表示——装满货物时排开水的质量(如排水量 1.8×10⁴ t,表示满载时船身与货物总质量)。
◆ 方法与规律 同一艘轮船从江河驶入大海:重力不变 → 浮力不变;海水密度大于河水 → 由 F浮=ρ液gV排 知 V排 变小,轮船会上浮一些。
▪ 二、密度计
密度计(浮子式)利用漂浮原理工作:测量时密度计漂浮在液面上,液体密度不同,排开液体体积不同,液面在密度计上的位置就不同,可直接读出液体密度。
⚠ 易错警示 密度计刻度上小下大(液体密度越小,排开体积越大、浸入越深,对应刻度在下方)。它工作时的条件始终是 F浮=G(漂浮),所以密度计本身重力不变、浮力也不变。
▪ 三、潜水艇与鱼鳔
• 潜水艇:两侧有水舱。充水 → 重力>浮力 → 下沉;用压缩空气排水 → 重力<浮力 → 上浮;留适量水使重力=浮力 → 悬浮在某深度。
• 鱼:通过调节鱼鳔体积改变总体积,从而改变浮力,实现上浮或下沉。
▲ 拓展了解:失重模拟训练(不作考查要求) 航天员在大型水池中进行太空行走模拟训练,正是利用水的浮力抵消重力,使航天员处于悬浮状态(浮力=总重力)。
▪ 四、热气球与飞艇(空气浮力)
空气中的物体同样受空气浮力。若气球内所充气体密度小于空气密度,则浮力大于自身重力而上升——喜庆气球、高空探测气球一般充氦气;热气球内充加热后的热空气(受热膨胀、密度减小),通过调节热空气控制升降;飞艇的囊内充氦气,用于交通、运输、气象观测等。
第 5 节 水资源的利用和保护 教材 P183~187
■ 温故与说明 本节收束全章,落到“如何用、如何净、如何护”三个现实问题上。主线是水的净化本质是“分离除去杂质”(沉淀→过滤→吸附→消毒→蒸馏),水资源保护的核心是“节水 + 防污”。本节与第1节的“可直接利用淡水仅占 0.3%”形成呼应——正因为稀缺,才要珍惜与保护。
▍ 知识点 1 水资源的利用
人类社会的生活、生产都离不开水,水资源的开发利用直接关系到人类的生存和发展。一些典型数据:
• 每生产 1 t 纸,约需 200 t 水;
• 成年人每天约需 2500 mL 水;
• 洗一次澡约需 50 L 水;
• 种植农作物需要大量的水。
⚠ 易错警示 水并非“取之不尽”——结合第1节可知,可直接利用的淡水仅占地球总水量极小比例,节约用水、高效用水是可持续发展的必然要求。
▍ 知识点 2 水的净化
▪ 一、常用的净水方法
• 沉淀法:加絮凝剂(如明矾),使水中较小悬浮物凝聚成较大颗粒而沉底。
• 过滤:通过滤纸/过滤器分离不溶性杂质;用具吸附作用的固体(如活性炭)过滤,还能吸附部分可溶性异味杂质。活性炭疏松多孔、表面积大,吸附作用强(家用净水器常用)。
• 蒸馏:浑浊的水经沉淀、过滤、吸附后虽变澄清,但仍不是纯水;需经蒸馏才得到纯净的水(蒸馏水)。
★ 重点掌握 净水四步:沉淀(加明矾)→ 过滤(去不溶物)→ 吸附(活性炭去色去味)→ 蒸馏(得纯水)。
▪ 二、自来水厂的水净化过程
自来水厂从水源取水后的净化处理流程:
• 加混凝剂后沉淀;
• 通入过滤池,滤去不溶性杂质;
• 引入活性炭吸附池,除去臭味和残留小颗粒;
• 杀菌消毒(常用通入氯气的方法);
• 检测水质达标后,经水泵输送到千家万户。
◆ 方法与规律 家中饮用的自来水已卫生处理,但一般仍建议煮沸后饮用(进一步杀灭微生物、去除部分挥发性物质)。明矾净水是“絮凝沉淀”,不能杀菌消毒;真正杀菌靠氯气等消毒剂。
▍ 知识点 3 水资源的保护
▪ 一、节约用水
可直接利用的水资源少,且存在浪费与污染,保护水资源刻不容缓。节约用水和防止水污染是水资源保护的两项重要内容。
节约用水的三种主要方法:水的循环使用、减少用量、回收利用(如屋面雨水回收用于冲厕、绿化;农业喷灌/滴灌代替漫灌)。
◆ 方法与规律 3 月 22 日是“世界水日 / 中国水周”。国家节水标志寓意:像对待掌上明珠一样珍惜每一滴水。日常节水:一水多用、随手关紧水龙头、选用节水器具、改漫灌为喷灌滴灌等。
▪ 二、防止水污染
当水中含有对水或水生生物产生不良影响的物质、且其含量达到一定值时,就造成水污染。污染物主要来自:
• 工业废水:常含多种有毒化学物质;
• 农业废水:常含农药、化肥;
• 生活污水:可能含大量病毒、寄生虫、细菌等致病生物。
★ 重点掌握 水体富营养化(赤潮 / 水华):氮、磷等营养物质含量过高 → 藻类大量繁殖 → 藻类死亡后微生物分解消耗大量溶解氧→ 水生动物因缺氧大量死亡 → 水质进一步发黑变臭恶化。
▲ 拓展了解:五水共治(不作考查要求) 浙江省“五水共治”:针对人均水资源低于 1700 m³ 警戒线、且存在供需缺口大、结构矛盾突出、污染严重、有效利用率低等问题,省委部署“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水”,走出生态环境与经济社会协调的绿色发展之路;至 2022 年全省地表水和近岸海域水质已连续 3 年创历史新高。
全章专题归纳
第4章《水与人类》高频考点 · 方法提炼
▍ 专题 1 地球上的水与水资源
★ 重点掌握 储量巨大但可利用极少:总储量 1.386×10¹⁸ m³,海水 96.53% + 淡水 2.53% + 陆地咸水 0.94%;淡水中冰川、深层地下水占绝大部分,人类可直接利用的河流水、湖泊淡水、浅层地下淡水仅占淡水总量约 0.3%。
◆ 方法与规律 水资源丰富程度取决于区域水循环活跃程度(降水量 − 蒸发量 = 径流量)。我国特点:总量不少、人均仅约 2098.5 m³(世界 1/4);空间南多北少、时间夏丰冬缺。南水北调即调长江水济华北、西北。
▍ 专题 2 溶液、浊液与溶解度辨析
对比项
溶液
悬浊液 / 乳浊液
特征
均一、稳定
不均一、不稳定,静置分层
粒子直径
< 1 nm
> 100 nm
实例
食盐水、碘酒、蔗糖水
泥水(悬)、牛奶(乳)
⚠ 易错警示 溶解度 S 与溶质质量分数 a 不是一回事:S 须“一定温度 + 100 g 溶剂 + 饱和”三条件齐备;a 适用于任意溶液。饱和溶液中才有 a = S/(100+S)×100%。气体溶解度随温度升高而减小、随气压增大而增大。
▍ 专题 3 溶质质量分数计算
a = m质 / m液 × 100% = m质 / (m质 + m剂) × 100%
核心公式
◆ 方法与规律 稀释 / 浓缩的“不变量”都是溶质质量:稀溶液质量 = 密度 × 体积;涉及体积必须先查密度换算成质量。如 98% 浓硫酸配 10% 稀硫酸:先算 m稀=ρ稀V稀,再由 m浓×98%=m稀×10% 求 m浓,最后 V浓=m浓/ρ浓。
▍ 专题 4 阿基米德原理与浮力计算
F浮 = G排 = ρ液 g V排
适用液体与气体;V排 为排开液体的体积
★ 重点掌握 计算四步法:① 判状态(漂浮 / 悬浮 / 沉底);② 选公式——漂浮悬浮用 F浮=G物,求大小或 V排 用 F浮=ρ液gV排;③ 单位统一(V排 用 m³、ρ 用 kg/m³);④ 沉底时 F浮+F支=G物。
▍ 专题 5 物体的浮沉条件
受力关系
密度关系(实心浸没)
运动状态
F浮 < G
ρ物 > ρ液
下沉 → 沉底
F浮 = G
ρ物 = ρ液
悬浮(可停任意深度)
F浮 > G
ρ物 < ρ液
上浮 → 最终漂浮
◆ 方法与规律 密度计、轮船、潜水艇、热气球都是浮沉条件的应用:密度计与轮船靠“漂浮(F浮=G)”读数/载重;潜艇靠改变自身重力(充排水)实现沉浮;热气球靠减小自身气体密度获得浮力。
▍ 专题 6 易错与混淆点辨析
⚠ 易错警示汇总
① “地球水多 = 不缺水”错误:可直接利用淡水 < 1%,珍惜每一滴水
② “澄清透明液体就是溶液 / 纯净物”错误:食盐水是混合物,蒸馏水是纯净物但不是溶液
③ “饱和溶液就是浓溶液”错误:饱和与否看能否再溶,浓稀看溶质多少;Ca(OH)₂ 饱和溶液仍很稀
④ “密度计刻度上大下小”错误:上小下大(密度越小浸入越深)
⑤ “浮力与深度有关”错误:浸没后深度变浮力不变,只与 ρ液、V排 有关
⑥ “漂浮与悬浮相同”错误:漂浮 V排<V物 部分露头;悬浮 V排=V物 全浸没
⑦ “气体溶解度随温度升高而增大”错误:温度越高、气压越小,气体溶解度越小
附录(核心数据速查)
本章常考数据 · 一表速记
▍ 附录 A 核心数据与常量
类别
数据 / 结论
地球总水量
1.386×10¹⁸ m³;海水 96.53% / 淡水 2.53% / 陆地咸水 0.94%
可直接利用淡水
河流水、湖泊淡水、浅层地下淡水,仅占淡水总量约 0.3%
我国人均水资源
约 2098.5 m³(2021 年,约为世界平均 1/4)
人体每日需水
健康成年人约 2~2.5 L;建议饮 30℃ 左右温开水
人体含水量(例)
血液 83.0%、肾脏 82.7%、肺 79.0%、心脏 79.2%、大脑 74.8%
常见溶解度(20℃)
NaCl 36.0 g、蔗糖 203.9 g、Ca(OH)₂ 0.165 g、KMnO₄ 6.4 g
生理盐水浓度
0.9%(溶质质量分数)
阿基米德原理
F浮 = G排 = ρ液 g V排
浮沉条件
F浮<G 下沉 / F浮=G 悬浮或漂浮 / F浮>G 上浮
重力常数
g ≈ 9.8 N/kg
深海探测
蛟龙号 7062 m(2012);奋斗者号 25 次万米深潜(至 2023.1)
净水流程
加混凝剂沉淀 → 过滤 → 活性炭吸附 → 氯气消毒 → 检测供水
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