资源简介

跨学科实践活动1 自制简易净水器
一、知识目标
1.能准确阐述简易净水器净化浑浊水、泥水等的基本原理（过滤、吸附），知晓净化后水应达到澄清、透明、无色、无异味的标准，能区分过滤与吸附的不同作用。
2.明确简易净水器各组成部分（如纱布的隔离作用、石英砂的初步过滤、活性炭的吸附、蓬松棉的精细过滤）的具体功能，清楚其与工业自来水净化（沉淀、过滤、消毒）原理的关联与区别。
3.熟悉新版《生活饮用水卫生标准》中关于感官性状（颜色、气味）、微生物指标等核心内容，能举例说明生活饮用水需满足的关键标准。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：通过探究活性炭吸附性、过滤材料的选择，建立 “物质性质决定用途” 的化学观念，提升运用化学知识解决实际净水问题的能力。
2.证据推理与模型认知：通过探究活性炭吸附性、过滤材料的选择，设计并优化简易净水器，培养解决实际问题的能力和创新思维。
3.科学探究与创新意识：通过小组合作完成活动，提升团队协作与沟通能力；了解饮用水卫生标准，增强安全饮水意识和社会责任感。
一、教学重点
1.净水器的净化原理及各滤材的作用。
2.简易净水器的设计、制作与优化。
3.对比简易净水器与工业净水的异同。
二、教学难点
1.依据净水需求和工程细节设计合理的简易净水器。
2.分析自制净水器出现问题的原因并提出改进方案。
3. 理解新版《生活饮用水卫生标准》，明确自制净水器的局限性。
节教学内容出自鲁教版（2024年版）九年级化学上册的跨学科实践活动“自制简易净水器”。这一内容是对水的净化知识的实践应用与拓展，在教材体系中具有重要地位，它不仅是化学知识与生活实际紧密结合的体现，还能培养学生的综合实践能力和创新思维。
教材首先介绍了净水器的净化原理，通过回顾自来水的净化流程，引导学生思考工业流程中的过滤和吸附在简易装置中可用的材料，为后续设计简易净水器奠定理论基础。接着详细阐述了简易净水器的设计方案和制作流程，包括材料选择、填充顺序、装置固定等工程细节，让学生亲身体验从理论到实践的过程。
最后通过讨论与反思、小组评价等环节，引导学生发现问题、解决问题，培养学生的科学探究精神和团队协作能力。
教学对象是九年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，如物质的分类、水的组成等，对水的净化也有了初步的了解。但在实际应用和实践操作方面，还存在一定的不足。 在思维方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、有趣的实验和实践活动具有较高的兴趣，但在分析问题和解决问题时，还需要教师的引导和启发。
在知识储备上，学生虽然对自来水的净化流程有一定的认识，但对于如何利用生活中常见的材料设计和制作简易净水器，还缺乏具体的思路和方法。 在情感态度方面，学生对跨学科实践活动充满热情，渴望通过自己的努力完成任务，获得成就感。但在团队协作和沟通能力方面，还需要进一步培养和提高。在面对实验中出现的问题时，部分学生可能会缺乏耐心和信心，需要教师给予鼓励和支持。
因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合教材内容，设计合理的教学方案，引导学生积极参与实践活动，培养学生的综合素养。
教学环节一 新课导入
【创设情境】同学们，老师先给大家展示两张图片。一张是小区内的直饮水机，另一张是野外探险者用简易装置净化泥水。大家可以仔细观察一下这两个场景。
【问题】安全的饮用水是保障人体健康的重要基础。现在随着人们对饮用水水质要求的不断提高，像一些居民社区、学校、火车站都安装了直饮水净水装置。大家思考一下，这些净水器的工作原理和自来水的生产原理是不是有相似之处呢？
【学生思考】认真观看图片，对比两种净水装置的差异，结合生活经验思考教师问题，举手分享自己的想法（如 “直饮水站设备更复杂”“野外装置用了石头、纱布”）。
【问题】展示提前准备的浑浊泥水样本和净化后的清水样本，让学生近距离观察、对比，激发探究兴趣，明确本节课主题 “自制简易净水器”。
【学生思考】观察浑浊泥水和清水样本，用手轻晃泥水烧杯，观察沉淀情况，小声与同桌交流 “净化后的水看起来没有杂质了”，增强实践欲望。
【过渡】那大家能不能利用生活中常见的材料，设计和制作一个简易的净水器呢？引出课题——自制简易净水器。
设计意图
1. 借助直观对比，激发探究兴趣：通过播放社区直饮水站复杂设备与野外简易净水装置的视频，再展示浑浊泥水与净化后清水的实物样本，形成强烈视觉反差。这种直观对比能让学生快速感知不同净水装置的差异，结合教师提问，引导学生从生活经验出发思考问题，有效激发学生对 “自制简易净水器” 的探究好奇心，为后续学习奠定积极的心理基础。
2. 明确学习主题，聚焦课堂目标：情境展示后，教师明确本节课主题为 “自制简易净水器”，并简要介绍 “了解原理→设计装置→动手制作→优化评价” 的学习流程。这一环节能帮助学生快速把握课堂核心内容，清楚各阶段学习任务，避免学习过程中出现目标模糊的情况，让学生带着清晰的方向投入后续学习。
3. 搭建生活与课堂桥梁，体现知识实用性：视频中的社区直饮水站和野外探险场景，均与学生生活或认知范围内的情境相关。通过这些情境，将课堂知识与实际生活联系起来，让学生意识到所学的净水知识能解决现实中的饮水问题，体会到化学、技术等学科知识的实用价值，增强学习的主动性和积极性。
教学环节二 净水器的净化原理
活动一：探究简易净水器的设计方案
【问题】大家回忆一下，自来水的净化流程是什么呢？
【学生思考】学生积极思考并回答：自来水厂的净化流程是取水→沉淀池（加入絮凝剂如明矾加速沉降，使不溶性杂质沉降）→过滤池（除去不溶性杂质）→吸附池（加入活性炭吸附颜色异味）→配水泵（加入消毒剂如二氧化氯等，发生化学变化）。
【讲解】评价、强调：非常好，大家对之前学过的知识掌握得很扎实。自来水厂的净化流程中，过滤和吸附是很重要的环节，那在我们的简易装置中可以用什么材料来实现这两个环节呢？接下来我们就一起探究一下。
【问题】我们要设计一个简易净水器，需要考虑哪些方面呢？比如选择什么容器作为净水器主体？材料填充的顺序是什么？如何设计出口，控制水流速？如何避免材料之间混合？装置如何固定，防止倾倒？
【学生思考】学生分组进行热烈讨论，各小组积极发言，提出自己的想法和方案。
【小组展示】某小组代表发言：我们认为主体可以用1.5L塑料瓶，填充顺序是纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉，出口处接带夹子的吸管，用夹子控制流速，每层材料之间用纱布隔开，用橡皮泥固定塑料瓶底部，防止倾倒。
【讲解】评价、总结：这个小组的方案非常不错，考虑得很全面。我们来分析一下这个方案中各材料的作用。小卵石可以初步隔离与导流，阻挡待净化水中体积较大的漂浮物；石英砂进行精细过滤，去除微小颗粒杂质；活性炭用于吸附净化，去除色素、异味；蓬松棉进行深度净化与最终过滤。每层纱布起到分层隔离的作用，防止滤材混合。
设计意图
1. 细化任务要求，提供学习指引：教师分发《学习任务单》，详细解读净化对象、标准及装置要求，并展示示例图片。明确的任务要求能为学生后续的设计和制作提供清晰指引，让学生知道 “做什么”“怎么做才达标”，避免因任务模糊导致操作混乱，同时培养学生关注细节、按要求完成任务的良好习惯。
2. 衔接工业净水知识，构建知识体系：讲解工业自来水净化流程，并引导学生思考简易装置中对应材料，帮助学生建立起简易净水与工业净水的知识关联。这种衔接能让学生将新知识融入已有的认知框架，理解简易净水器原理是工业净水原理的简化应用，形成系统的净水知识体系，而非孤立地学习简易装置相关知识。
3. 组织小组讨论，深化原理理解：围绕引导问题开展 “原理小讨论”，鼓励学生小组合作探究。在讨论过程中，学生通过交流各自想法，分享生活经验，不仅能深化对浑浊泥水杂质类型、过滤和吸附材料选择等原理的理解，还能纠正错误认知（如认为纸巾能替代活性炭去色），同时提升团队协作和表达能力。
教学环节三 制作简易净水器
活动二：准备制作材料与分工
【讲解】接下来我们就要开始制作简易净水器了。首先，小组全员共同核对实验材料，确保齐全。需要准备1.5L塑料瓶1个、剪刀1把、蓬松棉2 - 3团、纱布4 - 5块、石英砂100 - 150g、活性炭50 - 80g、带夹子的吸管1根、橡皮泥1小块、浑浊水样（如加入泥沙的自来水）1杯、透明接水容器1个、直尺1把、马克笔1支、绘图工具（铅笔、橡皮、彩笔）1套。
【问题】现在我们要明确小组内4名成员的具体职责，分别为“装置结构图绘制员”“工作原理图绘制员”和2名“方案检查员”，大家思考一下每个岗位的任务是什么呢？
【学生思考】学生思考后回答，“装置结构图绘制员”要画装置结构图，并标注材料、尺寸；“工作原理图绘制员”要画工作原理图，用箭头标注水流方向，用 “×” 标注杂质被去除的位置；2名“方案检查员”要检查是否符合任务要求，修改完善后，在图纸右下角标注小组名称，准备展示。
【教师总结】很好，大家理解得很准确。这样分工可以让我们的制作过程更加高效有序。
设计意图
1. 明确材料要求，保障实验有序开展：详细列出制作简易净水器所需的各类材料，包括塑料瓶、滤材、工具等，让学生清晰了解实验所需物品。学生通过共同核对材料，能提前做好实验准备，避免因材料缺失或不符导致实验中断。同时，明确的材料清单也为学生后续的制作操作提供了清晰的指引，确保实验过程有条不紊地进行，培养学生的实验准备意识和条理性。
2. 合理分配任务，培养责任担当意识：根据制作需求，将小组成员分为 “装置结构图绘制员”“工作原理图绘制员” 和 “方案检查员”，并明确各岗位任务。这种清晰的分工模式，让每个学生都有明确的职责，避免出现 “部分学生参与度低” 的情况。学生在完成各自任务的过程中，能培养责任担当意识，认识到自身工作对小组整体实验成果的重要性，提升自我管理和任务执行能力。
3. 提升团队效率，优化实验协作流程：明确的分工使小组内各成员能各司其职、同步推进工作，如绘图员专注图纸绘制，检查员及时检查方案合理性，避免了任务混乱和重复劳动。这种高效的协作模式不仅能加快实验准备进度，还能让学生在实践中学会如何协调分工、配合完成任务，积累团队协作经验，为后续的净水器制作环节打下高效协作的基础。
活动三：净水器主体搭建
【讲解】我们开始进行净水器主体搭建。第一步是塑料瓶预处理。由任意成员使用剪刀将1.5L塑料瓶的上半部分剪开，保留带瓶底的下半部分作为净水器主体容器；然后用马克笔在瓶身外侧标注各过滤层的预计高度，方便后续填充材料。
【学生操作】学生按照教师的要求进行塑料瓶预处理操作。
【讲解】接下来进行过滤层依次填充。按照 “蓬松棉→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉” 的顺序，分层向塑料瓶内填充材料。每填充完一层，用直尺轻轻压实，确保厚度均匀；且每层材料之间必须铺展平整的纱布，避免不同过滤材料混合，影响过滤效果。
【学生操作】学生进行过滤层填充操作，教师巡回指导，提醒学生注意填充顺序和压实程度。
【讲解】最后进行出口与固定装置安装。在塑料瓶底部侧面，用剪刀戳一个直径与吸管匹配的小孔，将带夹子的吸管一端插入孔内（确保接口处无缝隙，可轻微涂抹橡皮泥密封），另一端对准透明接水容器；取适量橡皮泥捏成底座形状，固定在塑料瓶底部外侧，防止净水器倾倒。
【学生操作】学生完成出口与固定装置安装。
设计意图
1. 规范操作流程，培养实验操作素养：教师详细讲解塑料瓶预处理、过滤层填充、出口与固定装置安装的每一步操作规范，如塑料瓶的裁剪位置、滤材填充顺序与压实要求、吸管接口的密封方法等。学生按照规范步骤操作，能养成严谨的实验操作习惯，避免因操作不当导致净水器制作失败或影响净化效果。同时，教师的巡回指导能及时纠正学生的错误操作，进一步强化学生的实验操作素养。
2. 强化实践体验，深化原理认知：学生亲自动手完成净水器主体搭建，从裁剪塑料瓶到分层填充滤材，再到安装出口和固定装置，每一个环节都让学生对简易净水器的结构和各部分功能有更直观的认识。在填充滤材时，学生能切实体会到 “纱布隔离滤材”“滤材分层过滤” 的作用，将之前所学的净化原理与实际操作相结合，加深对原理的理解和记忆，实现从理论知识到实践操作的转化。
3. 锻炼动手能力，提升实践创新思维：搭建过程中，学生需要运用剪刀裁剪、直尺测量、橡皮泥固定等多种动手技能，能有效提升动手实践能力。同时，在遇到材料填充不平整、吸管接口密封不严等问题时，学生需要主动思考解决方案，如调整填充方式、增加橡皮泥用量等，这一过程能激发学生的创新思维，培养灵活解决实际问题的能力，让学生在实践中积累创新经验。
活动四：实验验证与记录阶段
【讲解】现在我们进入实验验证与记录阶段。第一步是水样过滤操作。由1名方案检查员打开吸管上的夹子，另1名检查员缓慢向净水器顶部倒入浑浊水样（注意控制倒水量，避免水样溢出）；全体成员观察水流速度（若流速过慢，可适当调整夹子松紧）和接水容器内水样的澄清程度，记录过滤前后水样的外观差异。
【学生操作】学生按照要求进行水样过滤操作，并认真观察和记录。
【讲解】第二步是装置与原理绘图完善。在过滤过程中，“装置结构图绘制员”根据实际搭建的净水器，在图纸上准确标注各材料名称（如1.5L塑料瓶、石英砂过滤层）和实际尺寸（如各层厚度、瓶身高度）；“工作原理图绘制员” 用箭头在图纸上标注水流方向（从瓶口到吸管出口），并用 “×”在对应过滤层位置标注杂质被去除的情况（如在石英砂层标注 “去除较大泥沙颗粒”，活性炭层标注 “去除异味、色素”）。
【学生操作】学生完成装置与原理绘图的完善。
设计意图
1. 验证净水效果，增强学习成就感：通过向净水器中倒入浑浊水样，让学生直观观察到过滤前后水样的澄清程度变化。当看到浑浊的水样经过自制净水器后变得澄清，学生能切实感受到自己制作的净水器的实际效果，这种可视化的成果能极大地增强学生的学习成就感和自信心，进一步激发其对科学探究的兴趣，让学生体会到动手实践的乐趣和价值。
2. 培养观察记录能力，提升科学探究素养：要求学生观察水流速度、水样澄清程度，并记录过滤前后水样的外观差异，同时完善装置结构图和工作原理图。这一过程能培养学生的细致观察能力和规范记录习惯，让学生学会用科学的方法记录实验现象和数据。绘图完善环节则促使学生梳理净水器的结构、水流方向和杂质去除情况，提升归纳总结和科学表达能力，符合科学探究的基本要求。
3. 深化原理理解，构建完整知识闭环：在实验验证和绘图过程中，学生需要将实验现象与净化原理相对应，如看到水样颜色变浅，能联系到活性炭的吸附作用；看到泥沙被截留，能想到石英砂和小卵石的过滤作用。这种 “现象 - 原理” 的对应分析，让学生在实践中进一步深化对净水原理的理解，形成 “原理学习 - 装置制作 - 实验验证 - 原理巩固” 的完整知识闭环，强化知识的系统性和应用性。
活动五：讨论与反思
【问题】教师展示问题案例，提出问题：有的小组净化后的水还有颜色，可能是什么原因？我们可以如何改进？
【学生思考】学生分组讨论问题，分析原因并提出改进方法。
净化后的水还有颜色的原因及改进方法：
原因：若水样色素浓度高（如深茶水、红糖水）、活性炭用量不足或颗粒过大（吸附面积小），净化后的水可能仍残留浅淡颜色（如浅黄色、淡褐色），说明色素未被完全吸附。
改进方法：优化活性炭层设计，增加活性炭用量，将原方案的50 - 80g调整为80 - 120g，填充高度从3cm提升至4 - 5cm，延长水样与活性炭的接触时间，增强吸附效果；选用细颗粒活性炭，替换为20 - 40目的细颗粒活性炭（原方案若用粗颗粒），增大比表面积，提升色素吸附能力；增加预处理过滤层，在最上层蓬松棉下方，额外铺垫1层浸湿的医用纱布（或滤纸），先初步过滤水样中的部分色素和悬浮杂质，减轻后续活性炭层的吸附压力。
【问题】有的小组净化后的水还有泥沙，可能是什么原因？我们可以如何改进？
【学生思考】净化后的水还有泥沙的原因及改进方法：
原因：若石英砂颗粒过粗（无法拦截细小泥沙）、蓬松棉未压实（缝隙过大）或纱布破损 / 未铺展（材料混合），接水容器底部可能出现少量细小泥沙沉淀，尤其倾倒水样速度过快时，杂质易穿透过滤层。
改进方法：优化过滤材料规格与填充方式，更换石英砂粒度，将原方案可能使用的粗石英砂（如2 - 4mm），替换为细石英砂（0.5 - 1mm），搭配1 - 2mm的中石英砂（铺在细石英砂下方），形成 “上细下粗” 的梯度过滤，更高效拦截不同粒径的泥沙；加强材料压实与隔离，填充每层材料时，用直尺轻轻压实（力度以不破坏材料结构为宜），确保无明显缝隙；纱布选用密度更高的医用脱脂纱布（原方案若用普通纱布），且每层纱布边缘超出瓶身内壁1 - 2cm，避免泥沙从边缘渗漏；控制水样倾倒与流速，减缓倾倒速度，倒入浑浊水样时，使用小勺子缓慢添加（或在瓶口放置一个带小孔的塑料盖），避免水流冲击过大导致泥沙穿透过滤层；调整吸管夹子松紧，若流速过快，适当调紧夹子，使水流速度控制在 “每秒1 - 2滴”，让水样有足够时间与过滤材料接触，充分拦截泥沙。
设计意图
1. 强调安全规范，培养安全操作意识：在分发材料时，教师着重强调剪刀使用、粉尘防护等安全注意事项。安全是实践操作的前提，通过明确的安全指引，能让学生在制作过程中时刻关注自身安全，养成规范操作的习惯，避免安全事故发生，确保实践活动顺利开展。
2. 现场巡视指导，解决制作实际问题：教师在各小组制作过程中巡视，针对剪瓶、材料填充、吸管安装等常见问题进行现场指导。学生在实际制作中难免会遇到各种突发问题，教师的及时指导能帮助学生快速解决问题，避免因操作失误影响制作进度和净水效果，确保各小组都能顺利完成初步制作。
3. 开展测试与优化，培养问题解决能力：组织 “初次净水测试”，引导学生观察净化效果，分析存在的问题（如仍有颜色、泥沙残留），并指导小组进行优化。这一过程让学生经历 “实践→发现问题→分析问题→解决问题” 的完整流程，能有效培养学生的观察能力、分析能力和问题解决能力，同时让学生体会到优化改进对提升产品效果的重要性。
活动六：反思交流与拓展
【作品评价】发放《作品评价表》，评价维度包括：①创新性（如是否有独特的流速控制设计）；②实用性（如净化效果是否达标、操作是否方便）；③美观性（如装置是否整洁、材料摆放是否有序），每个维度满分 5 分，要求学生先自评小组作品，再对其他 3 个小组进行互评，汇总评价分数，评选出 “最佳创新奖”“最佳效果奖”。
【学生思考】完成《作品评价表》：先自评小组作品（创新性 4 分，实用性 5 分，美观性 3 分），再对其他小组评分，投票选出 “最佳效果奖”，并说明理由（如 “他们的净化水最清澈，没有杂质”）。
【活动报告】指导学生撰写《活动报告》，给出报告框架：①活动目的；②原理梳理（简易净水器与工业净水的异同）；③制作与优化过程（关键步骤、遇到的问题及解决方法）；④成果总结（净化效果、评价结果）；⑤收获与反思（如 “原来活性炭要足够多才能去色”），对写作有困难的学生，提供示例句子（如 “在制作过程中，我们遇到的问题是……，通过…… 方法解决了”）。
【学生思考】撰写《活动报告》：按照框架梳理内容，在 “收获与反思” 部分写道：“通过这次活动，我知道了活性炭能去色去味，制作时材料顺序不能乱，下次可以尝试用更大的塑料瓶，净化更多的水”，遇到 “工业净水与简易净水的异同” 梳理困难时，参考笔记本上的工业净水流程图，完成对比。
【拓展阅读】①介绍新版《生活饮用水卫生标准》背景：2023 年 4 月 1 日实施，新增4 项指标，总指标达 106 项，提问：“我们自制的净水器能达到这个标准吗？为什么？” 引导学生思考。 ②布置课后任务：查阅该标准，记录 3 项感官性状指标和 2 项微生物指标，下节课分享；③推荐拓展实验：“用自制净水器净化含有食盐的水，观察能否去除盐分”，激发后续探究兴趣。
【学生思考】记录课后任务：在作业本上写下 “查阅《生活饮用水卫生标准》，记录 3 项感官指标、2 项微生物指标”，课后通过电脑搜索标准全文，找到 “感官性状：色度≤15 度、浑浊度≤1NTU、无异臭异味”“微生物指标：总大肠菌群不得检出、菌落总数≤100CFU/mL”，做好记录，准备下节课分享。
设计意图
1. 组织成果展示，提升总结与表达能力：“成果展示会” 为各小组提供了展示学习成果的平台，小组代表结合实物、设计图和照片进行讲解。展示过程中，学生需要梳理设计理念、制作过程和净水效果，能有效提升总结归纳能力；同时，面向全班的讲解也能锻炼学生的语言表达能力和自信心。
2. 开展多元评价，促进全面认知与提升：通过《作品评价表》，引导学生进行自评和互评，从创新性、实用性、美观性多维度评价作品。自评能让学生客观认识自身作品的优点与不足，互评则能让学生学习其他小组的优秀设计思路和经验。多元评价有助于学生形成全面的评价视角，促进自我提升和相互学习。
3. 拓展知识与任务，延伸学习深度与广度：介绍新版《生活饮用水卫生标准》、布置课后查阅任务和推荐拓展实验，能将课堂学习延伸到课外。不仅让学生了解到自制净水器与标准的差距，拓展知识视野，还能激发学生后续探究的兴趣，引导学生将课堂所学知识应用到更广泛的领域，培养持续探究的学习习惯。
第三单元 探秘水世界
跨学科实践活动1 自制简易净水器
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净水器的净化原理
1.自来水厂净化流程
取水→沉淀（加明矾）→过滤→吸附（活性炭）→消毒（二氧化氯）
2.简易净水器设计
任务：净化浑浊泥水/色素水至澄清无色无异味，体积≤30cm×20cm×15cm
方案：1.5L塑料瓶为主体，填充顺序“纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉”，吸管夹控流速，橡皮泥固定
二、制作简易净水器
1.准备与分工
材料：塑料瓶、纱布、石英砂（100 - 150g）、活性炭（50 - 80g）等
分工：绘图（2类图）、检查（2人）
2.关键步骤
剪瓶标注→分层填充（压实防混）→装吸管密封固定
实验：倒水样观察，完善图纸（标材料/尺寸/水流/杂质去除）
3.问题改进
残留颜色：增活性炭用量（80 - 120g）、换细颗粒炭
残留泥沙：用细石英砂、压实材料、慢倒水样（流速1 - 2滴/秒）
4.成果与评价
报告：含目的、原理、过程（问题 + 改进）、成果、反思
评价：从知识（原理/卫生标准）、操作（设计/制作/效果）、素养（问题解决/合作）评分
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1.学习了水的净化后，某同学利用课外时间自制了简易净水器(如图所示)，下列说法不正确的是
A．该净水器能除去水中的色素和异味 B．硬水经过该净水器后可转化成纯净物
C．该净水器中的小卵石和石英砂起过滤作用 D．该净水器没有消毒杀菌的效果
【答案】B
【详解】A、该净水器中的活性炭具有吸附性，能除去水中的色素和异味，说法正确，不符合题意；
B、小卵石和石英砂可以过滤除去水中的难溶性杂质，活性炭可以吸附水中的色素和异味，蓬松棉可以滤去活性炭，纱布的作用是支撑、将各部分隔离开，则硬水经过该净水器后得到的水中仍含有可溶性的钙、镁化合物，属于混合物，说法错误，符合题意；
C、该净水器中的小卵石和石英砂起过滤作用，说法正确，不符合题意；
D、小卵石和石英砂可以过滤除去水中的难溶性杂质，活性炭可以吸附水中的色素和异味，蓬松棉可以滤去活性炭，纱布的作用是支撑、将各部分隔离开，故该净水器没有消毒杀菌的效果，说法正确，不符合题意。
故选：B。
2.某学习小组开展“制作简易净水器”跨学科实践活动，作品如图所示。下列说法正确的是
A．小砾石、石英砂可除去可溶杂质 B．装置甲的净水效果更好
C．活性炭经过处理能够重复使用 D．该净水器可以降低河水的硬度
【答案】C
【详解】A、小砾石和石英砂主要用于过滤大颗粒的不可溶杂质，对于可溶杂质并不能除去，不正确；
B、按杂质直径由大到小除去效果更好，故装置乙的净水效果更好，不正确；
C、活性炭具有良好的吸附性能，可以吸附水中的色素和有异味的物质。经过适当的处理(如高温蒸气处理)，活性炭可以脱附吸附的物质，从而恢复其吸附性能，实现重复使用，正确；
D、净水器主要通过过滤和吸附等方式去除水中的杂质，但对于水中的硬度离子(如钙、镁离子)的去除效果有限，因此不能显著降低水的硬度，不正确。
故选C。
从教学目标达成度来看，本节课基本实现了跨学科实践的核心诉求，但在知识深度与实践落地的衔接上仍有优化空间。课堂中，学生通过对比自来水厂净化流程与简易净水器设计，能清晰梳理出过滤、吸附的核心原理，多数小组也能准确说出小卵石、活性炭等材料的作用，建立了 “物质性质决定用途” 的化学观念。不过，在工程思维培养上存在不足：部分小组设计流速控制装置时，仅简单模仿 “吸管 + 夹子” 的方案，未思考如何通过调整吸管孔径、瓶身倾斜角度等优化流速，且在解决材料混合问题时，对纱布铺展的松紧程度把控不当，导致过滤效果差异较大。这反映出教学中对 “方案优化” 环节的引导不够深入，仅提供了基础设计框架，未充分激发学生的创新思考。
从学生参与度与协作效率来看，小组合作模式有效提升了实践积极性，但分工合理性与问题解决能力的差异化表现较为明显。优势小组中，“装置结构图绘制员” 能精准标注材料尺寸，“方案检查员” 主动发现填充顺序错误并及时修正，成员间形成了良好的互补配合，最终呈现的净水器净化效果优异，报告撰写也逻辑完整。然而，部分小组出现分工失衡：绘图员承担了过多操作任务，导致装置搭建耗时过长；个别学生游离于协作之外，仅参与简单的材料传递，未深度参与设计与思考。此外，在实验验证阶段，面对 “净化后水仍有颜色” 的问题，约三分之一的小组依赖教师提示才想到增加活性炭用量，自主分析与解决问题的能力有待加强，这提示后续教学需更注重小组分工的指导与个性化能力培养。
从教学延伸与实际应用关联来看，本节课通过拓展阅读与课后实验搭建了理论与现实的桥梁，但对学生认知局限性的突破仍需强化。课堂中引入新版《生活饮用水卫生标准》，让学生明确自制净水器无法达到饮用标准，理解专业水处理中消毒环节的重要性，这一设计帮助学生建立了科学的认知边界。不过，在课后实验 “净化含食盐水” 的布置中，未提前引导学生预判实验结果，导致部分学生完成实验后，对 “简易净水器无法去除可溶性杂质” 的原理理解仍停留在表面，未能结合化学中 “溶液” 的知识深化认知。后续教学可在实验前增加 “猜想与假设” 环节，让学生先基于已有知识推测净化效果，再通过实验验证，进一步打通学科知识与实践应用的壁垒，提升教学的连贯性与深度。
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鲁教版化学(新教材)九年级上册
跨学科实践活动1
自制简易净水器
第三单元 探秘水世界
学习内容导览
制作简易净水器
2
净水器的净化原理
1
明·学习目标
1.通过探究活性炭吸附性、过滤材料的选择，建立物质性质决定用途的化学观念，提升运用化学知识解决实际净水问题的能力。
2.能根据净水需求选择合适材料，设计可调节流速的装置结构，在制作中考虑装置密封性、材料填充厚度等工程细节，培养“问题解决 — 方案优化 — 实践验证”的工程思维。
3.通过小组合作完成设计、制作、评价全流程，提升团队协作与沟通能力，形成从多维度（创新、实用、美观）评价作品的综合素养。
引·新课导入
小区内的直饮水机
野外探险者用简易装置净化泥水
安全的饮用水是保障人体健康的重要基础。随着人们对饮用水水质要求的不断提高，一些居民社区、学校、火车站都安装了直饮水净水装置。这些净水器的工作原理和自来水的生产原理几乎是一样的。你能否利用生活中常见的材料，设计和制作一个简易的净水器呢
净水器的净化原理
01
探·知识奥秘
一、净水器的净化原理
取水
沉淀池
过滤池
吸附池
配水泵
加入絮凝剂
常用明矾
加速沉降
不溶性杂质沉降
除去不溶性杂质
加入
活性炭
吸附颜色异味
加入
消毒剂
二氧化氯等，发生化学变化
自来水厂的净化流程
工业流程中的过滤和吸附，在我们的简易装置中可以用什么材料实现？
探·知识奥秘
一、净水器的净化原理
①选择什么容器作为净水器主体？
简易净水器的设计方案
②材料填充的顺序是什么？
③如何设计出口，控制水流速？
④如何避免材料之间混合？
⑤装置如何固定，防止倾倒？
①主体用 1.5L 塑料瓶
②填充顺序：纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉
③出口处接带夹子的吸管，用夹子控制流速
④每层材料之间用纱布隔开
⑤用橡皮泥固定塑料瓶底部，防止倾倒。
探·知识奥秘
一、净水器的净化原理
简易净水器的设计方案
初步隔离与导流，阻挡待净化水中体积较大的漂浮物（如树叶、树枝、大块泥沙颗粒
粗过滤（去除大颗粒杂质）
分层隔离，防止滤材混合
精细过滤（去除微小颗粒杂质）
保护吸附材料，避免颗粒流失
吸附净化（去除色素、异味）
过渡隔离，保护最终净化层
深度净化与最终过滤
制作简易净水器
02
探·知识奥秘
二、制作简易净水器
制作简易净水器
分发制作材料：
小组全员共同核对实验材料，确保齐全。
需准备 1.5L 塑料瓶 1 个、剪刀 1 把、蓬松棉 2-3 团、纱布 4-5 块、石英砂 100-150g、活性炭 50-80g、带夹子的吸管 1 根、橡皮泥 1 小块、浑浊水样（如加入泥沙的自来水）1 杯、透明接水容器 1 个、直尺 1 把、马克笔 1 支、绘图工具（铅笔、橡皮、彩笔）1 套
明确小组内 4 名成员的具体职责，分别为“装置结构图绘制员”“工作原理图绘制员”和 2 名“方案检查员“，并简要沟通各岗位任务细节，确保分工清晰、责任到人。
探·知识奥秘
二、制作简易净水器
制作简易净水器
小组分工
1人画装置结构图（标注材料、尺寸）
1人画工作原理图（用箭头标注水流方向，用 “×” 标注杂质被去除的位置
2人检查是否符合任务要求，修改完善后，在图纸右下角标注小组名称，准备展示。
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二、制作简易净水器
净水器主体搭建
塑料瓶预处理：
由任意成员使用剪刀将 1.5L 塑料瓶的上半部分(瓶口以下约 1/3 处)剪开，保留带瓶底的下半部分作为净水器主体容器；用马克笔在瓶身外侧标注各过滤层的预计高度(如蓬松棉层 2cm、石英砂层 3cm、活性炭层 3cm)，方便后续填充材料。
过滤层依次填充：
按照 “蓬松棉→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉” 的顺序，分层向塑料瓶内填充材料。每填充完一层，用直尺轻轻压实，确保厚度均匀；且每层材料之间必须铺展平整的纱布，避免不同过滤材料混合，影响过滤效果。
出口与固定装置安装：
在塑料瓶底部侧面，用剪刀戳一个直径与吸管匹配的小孔，将带夹子的吸管一端插入孔内（确保接口处无缝隙，可轻微涂抹橡皮泥密封），另一端对准透明接水容器；取适量橡皮泥捏成底座形状，固定在塑料瓶底部外侧，防止净水器倾倒。
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二、制作简易净水器
实验验证与记录阶段
01
水样过滤操作：
由 1 名方案检查员打开吸管上的夹子，另 1 名检查员缓慢向净水器顶部倒入浑浊水样（注意控制倒水量，避免水样溢出）；全体成员观察水流速度（若流速过慢，可适当调整夹子松紧）和接水容器内水样的澄清程度，记录过滤前后水样的外观差异。
02
装置与原理绘图完善：
在过滤过程中,“装置结构图绘制员”根据实际搭建的净水器，在图纸上准确标注各材料名称（如1.5L 塑料瓶、石英砂过滤层）和实际尺寸（如各层厚度、瓶身高度）；“工作原理图绘制员” 用箭头在图纸上标注水流方向（从瓶口到吸管出口），并用 “×”在对应过滤层位置标注杂质被去除的情况（如在石英砂层标注 “去除较大泥沙颗粒”，活性炭层标注 “去除异味、色素”）。
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二、制作简易净水器
收尾与展示准备阶段
2 名方案检查员对照任务单要求，逐一检查净水器的结构（如过滤层顺序、纱布使用、吸管安装）、实验操作（如水样过滤效果）和图纸内容（如标注完整性、准确性），若发现问题（如纱布未铺平、图纸尺寸标注错误），及时与小组其他成员沟通修改。
在修改完善后的装置结构图和工作原理图右下角，共同标注小组名称；将净水器、实验材料、图纸整齐摆放在展示台上，准备进行班级展示，向其他小组介绍自制净水器的结构设计、过滤原理和实验效果。
方案最终检查
小组信息标注与整理
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二、制作简易净水器
讨论与反思
有的小组净化后的水还有颜色，可能是什么原因？
若水样色素浓度高（如深茶水、红糖水）、活性炭用量不足或颗粒过大（吸附面积小），净化后的水可能仍残留浅淡颜色（如浅黄色、淡褐色），说明色素未被完全吸附。
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二、制作简易净水器
讨论与反思
我们可以如何改进？
优化活性炭层设计
1.增加活性炭用量：将原方案的 50-80g 调整为 80-120g，填充高度从 3cm 提升至 4-5cm，延长水样与活性炭的接触时间，增强吸附效果。
2.选用细颗粒活性炭：替换为 20-40 目的细颗粒活性炭（原方案若用粗颗粒），增大比表面积，提升色素吸附能力。
增加预处理过滤层
在最上层蓬松棉下方，额外铺垫 1 层浸湿的医用纱布（或滤纸），先初步过滤水样中的部分色素和悬浮杂质，减轻后续活性炭层的吸附压力。
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二、制作简易净水器
讨论与反思
有的小组净化后的水还有泥沙，可能是什么原因？
若石英砂颗粒过粗（无法拦截细小泥沙）、蓬松棉未压实（缝隙过大）或纱布破损 / 未铺展（材料混合），接水容器底部可能出现少量细小泥沙沉淀，尤其倾倒水样速度过快时，杂质易穿透过滤层。
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二、制作简易净水器
讨论与反思
我们可以如何改进？
优化过滤材料规格与填充方式
1.更换石英砂粒度：将原方案可能使用的粗石英砂（如 2-4mm），替换为细石英砂（0.5-1mm），搭配 1-2mm 的中石英砂（铺在细石英砂下方），形成 “上细下粗” 的梯度过滤，更高效拦截不同粒径的泥沙。
2.加强材料压实与隔离：填充每层材料时，用直尺轻轻压实（力度以不破坏材料结构为宜），确保无明显缝隙；纱布选用密度更高的医用脱脂纱布（原方案若用普通纱布），且每层纱布边缘超出瓶身内壁 1-2cm，避免泥沙从边缘渗漏。
控制水样倾倒
与流速
1.减缓倾倒速度：倒入浑浊水样时，使用小勺子缓慢添加（或在瓶口放置一个带小孔的塑料盖），避免水流冲击过大导致泥沙穿透过滤层。
2.调整吸管夹子松紧：若流速过快，适当调紧夹子，使水流速度控制在 “每秒 1-2 滴”，让水样有足够时间与过滤材料接触，充分拦截泥沙。
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二、制作简易净水器
撰写活动报告
报告模块 填写指引 我的活动记录（示例 / 填写栏）
一、活动目的 说明本次制作简易净水器的核心目标，可结合 “净化水要求、学习净水原理” 等内容。 1. 学会用常见材料制作简易净水器，让浑浊泥水（含少量色素）变得澄清、无色、无异味；2. 理解过滤、吸附的净水原理，对比简易净水器与工业净水的差异；3. 提升动手制作和小组合作能力。
二、原理梳理（简易净水器与工业净水的异同） 先写简易净水器的净水原理（滤材作用），再对比与工业净水的相同点和不同点。 1. 简易净水器原理：小卵石粗过滤大颗粒杂质→石英砂精细过滤小颗粒→活性炭吸附色素和异味→蓬松棉最终过滤微小粉末；2. 异同对比：相同点：都用到过滤、吸附环节；不同点：工业净水有 “沉淀（加明矾）、消毒（加氯气）” 步骤，简易净水器没有；工业净水能达到饮用水标准，简易净水器只能初步净化。
三、制作与优化过程 分 “关键步骤”“遇到的问题”“解决方法” 三部分填写，问题和解决方法需一一对应。 1. 关键步骤：① 剪开塑料瓶（底部留 5cm），侧面打孔装带夹子的吸管；② 按 “纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉” 顺序填充材料；③ 倒入浑浊泥水测试净水效果；2. 问题与解决方法：问题 1：净化后的水仍有淡红色；解决方法：补充 20g 活性炭并压实，再次测试颜色消失；问题 2：水流太快，过滤不充分；解决方法：用夹子调小吸管开口，控制流速为每秒 1-2 滴。
四、成果总结 描述最终净水效果（视觉、嗅觉），记录小组互评或教师评价的结果。 1. 净水效果：净化后的水完全澄清、透明，没有泥沙颗粒，闻不到异味，与原浑浊泥水对比差异明显；2. 评价结果：小组互评：创新性 3 分（流速控制方便）、实用性 5 分（净化效果好）、美观性 4 分（材料摆放整齐）；教师评价：能主动优化装置，符合任务要求。
五、收获与反思 写本次活动学到的知识、技能，以及需要改进的地方，可参考示例句式。 1. 收获：原来活性炭要足够多、压实才能更好地去除颜色，石英砂要洗干净才不会让水变浑浊；2. 反思：下次制作时可以给装置贴滤材名称标签，让别人更清楚结构；3. 技能：学会了用剪刀安全剪开塑料瓶，小组分工合作效率更高。
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二、制作简易净水器
小组评价
一级 评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选）
一、知识掌握 1. 净水原理理解 能准确阐述过滤、吸附原理，清晰区分各滤材作用，且能对比简易净水器与工业净水的异同。 能基本说明过滤、吸附原理，明确主要滤材（如活性炭、石英砂）作用，了解工业净水大致流程。 能说出 1-2 种滤材作用，对过滤、吸附原理理解模糊，无法对比工业净水流程。 完全不清楚净水原理，无法说出任何滤材作用。 教师 / 小组 / 自评
2. 卫生标准认知 能完整说出新版《生活饮用水卫生标准》中 3 项以上核心指标（如色度、浑浊度、微生物），并关联自制净水器的局限性。 能说出 2 项核心卫生指标，知道自制净水器无法达到饮用标准，但不明确具体原因。 仅知道有生活饮用水卫生标准，能说出 1 项指标，对自制净水器局限性认知模糊。 完全不了解生活饮用水卫生标准，认为自制净水器的水可直接饮用。 教师 / 自评
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二、制作简易净水器
小组评价
一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选）
二、实践操作 1. 装置设计合理性 设计图完整标注材料、尺寸、水流方向，能解决流速控制、装置稳定等关键问题，设计有创新点（如独特的流速调节结构）。 设计图标注基本信息，能解决流速控制或装置稳定中的 1 个问题，设计符合任务要求但无创新。 设计图仅画出装置轮廓，未标注关键信息，流速控制或装置稳定存在明显问题，需教师指导修改。 无完整设计图，设计思路混乱，无法满足基本任务要求。 教师 / 小组互评
2. 动手制作规范性 材料填充顺序正确，装置密封性好，无滤材混合或漏水现象，制作过程安全、高效，符合操作规范。 材料填充顺序正确，装置基本无漏水，偶有滤材轻微混合，制作过程安全，需少量教师指导。 材料填充顺序出现 1 处错误，装置有轻微漏水或滤材混合，制作过程需教师多次指导，耗时较长。 材料填充顺序错误较多，装置严重漏水，无法完成制作，需教师全程协助。 教师 / 小组互评
3. 净水效果达标度 净化后的水完全澄清、无色、无异味，对比优化前后效果差异明显，能分析效果好的关键原因。 净化后的水基本澄清，无明显异味，但仍有轻微颜色，能说出 1-2 个影响效果的因素。 净化后的水仍有少量浑浊或明显颜色，能观察到效果差异，但无法分析原因。 净化后的水与原水差异小，无优化效果，无法观察到关键变化。 教师 / 小组互评
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二、制作简易净水器
小组评价
一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选）
三、素养发展 1. 问题解决能力 制作或净水过程中能主动发现 2 个以上问题（如滤材堵塞、流速过快），并提出有效改进方案，验证后效果显著。 能发现 1 个关键问题，在教师提示下提出改进方案，验证后效果有提升。 需教师指出问题，能参与改进方案讨论，但无法独立提出方案，改进后效果不明显。 无法发现问题，不参与改进讨论，完全依赖教师解决问题。 教师 / 小组互评
2. 报告撰写完整性 活动报告涵盖目的、原理、过程、成果、反思 5 个部分，反思能关联学科知识（如化学吸附、工程结构），逻辑清晰。 报告涵盖 4 个部分，反思能总结实践收获，但未关联学科知识，逻辑基本清晰。 报告仅涵盖 2-3 个部分，反思内容简单（如 “很有趣”），逻辑较混乱，需教师补充指导。 无完整报告，仅记录少量过程，无反思内容。 教师 / 自评
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二、制作简易净水器
小组评价
一级评价维度 二级评价指标 优秀（4 分） 良好（3 分） 合格（2 分） 待改进（1 分） 评价主体（可多选）
四、合作表现 1. 小组分工协作 主动承担关键任务（如设计、操作、记录），能协调小组分工，帮助同伴解决困难，确保小组高效完成任务。 能完成分配的任务，配合同伴工作，不推诿责任，小组任务按时完成。 仅完成简单任务（如递材料），协作意识较弱，偶尔需要同伴提醒，小组任务延迟完成。 不参与小组任务，游离于协作之外，影响小组进度。 小组互评 / 教师
2. 交流表达能力 展示时能清晰阐述设计理念、制作过程及改进思路，回答提问准确，评价他人作品时能提出具体、合理的建议。 展示时能说明基本内容，回答提问基本准确，评价他人作品时能说出优点或不足，但建议较笼统。 展示时表达不流畅，仅能简单描述作品，回答提问需同伴补充，评价他人作品时无具体观点。 不参与展示或评价，无法表达自己的想法，提问时无回应。 小组互评 / 教师
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二、制作简易净水器
拓展阅读
2023 年 4 月 1 日，新版《生活饮用水卫生标准》正式实施，这一标准的更新旨在进一步保障居民饮用水安全。在原有指标基础上，新版标准新增了 “乙草胺” 等 4 项指标，使得生活饮用水卫生检测总指标达到 106 项。这些指标涵盖了微生物、毒理、感官性状和一般化学、放射性等多个方面，全方位为居民的饮水健康筑起防线。
此时，我们不妨思考一个问题：我们自制的净水器能达到这个标准吗？为什么？ 其实答案是否定的，自制净水器通常只能过滤水中的部分杂质、泥沙等，无法实现关键的消毒环节。而新版标准中对微生物等指标有严格要求，消毒环节是去除水中有害微生物、确保水质符合标准的重要步骤，缺少这一环节，自制净水器净化后的水自然难以达到 106 项指标的严格标准。
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二、制作简易净水器
课后拓展实验
独立完成 “自制净水器净化含食盐水” 实验，熟练掌握实验操作步骤。
准确观察、记录实验现象，分析自制净水器对可溶性杂质的净化效果。
结合新版《生活饮用水卫生标准》，理解自制净水器的局限性，深化对专业饮用水处理的认知。
理·核心要点
净化原理 自来水厂流程 取水→沉淀（加明矾）→过滤→吸附（活性炭）→消毒（二氧化氯）
简易净水器设计 1. 任务：净化浑浊泥水 / 色素水至澄清无色无异味，体积≤30cm×20cm×15cm
2. 方案：1.5L 塑料瓶为主体，填充顺序 “纱布→小卵石→纱布→石英砂→纱布→活性炭→纱布→蓬松棉”，吸管夹控流速，橡皮泥固定
制作流程 准备与分工 1. 材料：塑料瓶、纱布、石英砂（100-150g）、活性炭（50-80g）等
2. 分工：绘图（2 类图）、检查（2 人）
关键步骤 1. 剪瓶标注→分层填充（压实防混）→装吸管密封固定
2. 实验：倒水样观察，完善图纸（标材料 / 尺寸 / 水流 / 杂质去除）
问题改进 常见问题与对策 1. 残留颜色：增活性炭用量（80-120g）、换细颗粒炭
2. 残留泥沙：用细石英砂、压实材料、慢倒水样（流速 1-2 滴 / 秒）
成果与评价 报告与评价 1. 报告：含目的、原理、过程（问题 + 改进）、成果、反思
2. 评价：从知识（原理 / 卫生标准）、操作（设计 / 制作 / 效果）、素养（问题解决 / 合作）评分
1．学习了水的净化后，某同学利用课外时间自制了简易净水器(如图所示)，下列说法不正确的是（ ）
A．该净水器能除去水中的色素和异味
B．硬水经过该净水器后可转化成纯净物
C．该净水器中的小卵石和石英砂起过滤作用
D．该净水器没有消毒杀菌的效果
析·典型范例
B
2．某学习小组开展“制作简易净水器”跨学科实践活动，作品如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．小砾石、石英砂可除去可溶杂质
B．装置甲的净水效果更好
C．活性炭经过处理能够重复使用
D．该净水器可以降低河水的硬度
析·典型范例
C
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谢谢观看

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