资源简介

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第3单元 维持生命的物质——氧气、水
大单元整体教学设计（科粤版）
单元教学主题 本单元内容主要指向两个大概念的建构:物质的多样性和物质的变化与转化。在第二单元学习的基础上，本单元引导学生掌握大概念“物质的多样性”“物质的变化与转化”统摄下氧气、水、燃烧条件与灭火原理等核心知识的同时，帮助学生逐步形成“物质具有独特的物理性质和化学性质，同时具有广泛的应用价值，物质的性质决定用途”“物质变化的过程中伴随着能量变化，在一定条件下通过化学反应可以实现物质的转化”等化学观念，充分认识到氧气、水是宝贵的维持生命活动的重要物质，以及认识合理利用、调控化学反应的重要性。本单元主要涉及的单元大概念：1.氧气是维持生命和燃烧的重要物质，其化学性质活泼，通过实验探究认识物质性质与用途的关联，建立“性质决定用途”的化学思维。2.实验室制取气体需综合反应原理、装置选择和操作规范，通过对比实验理解催化剂作用，构建“反应条件→实验设计→科学探究”的认知模型。 3.燃烧是有条件的化学反应，通过控制变量法探究燃烧三要素，建立“现象观察→条件分析→原理应用”的逻辑链，认识化学在安全领域的应用。 4.水资源具有稀缺性和循环性，通过分析水污染与防治措施，理解“人类活动→水质变化→可持续发展”的关联，强化环保责任意识。 5.利用物质性质差异实现混合物分离，通过设计净水器整合物理和化学方法，建立“问题解决→跨学科整合→技术创新”的实践思维。本单元涉及的主要核心概念:1.氧气的性质与用途2.氧气的实验室制取3.燃烧条件与灭火原理4.水资源与水污染防治5.水的净化与混合物分离6.自制净水器 学科 化学 年级 九年级
单元 第三单元《维持生命的物质——氧气、水》 授课人 Xxx
单元内容 本单元教学内容：主题1“氧气的性质和用途”：本节课是初中化学比较完整认识和研究物质的第一课，是初中化学的核心知识，应予以重视。空气在小学科学及初中物理、生物学课程中都接触过，但不是从化学的角度来认识。本节课通过氧气这一学生熟悉的物质，从化学的角度感知和了解物质的性质和用途的关系，体会物质性质的利用对人类生活和科技进步的贡献。本节课通过问题“潜水、登山时为什么通常要带上氧气瓶 氧气有哪些性质 ”引发学生对氧气性质和用途,以及性质与用途之间关系的思考。之后通过“氧气有哪些物理性质”“氧气有哪些化学性质”“氧气有何应用”等内容寻求解答，在活动中提炼“归纳’这一科学方法，了解氧气性质及应用，建立对物质性质与应用的关系的初步认识。最后通过习题对学习情况进行评价。主题2“氧气的制取”：实验室制取氧气的方法是最基本的气体制取方法，为后面学习实验室制取二氧化碳和氢气、高中学习实验室制取二氧化氮和一氧化氮奠定了基础，是实验室制取气体的一般思路与方法形成的重要个例。作为学生必做实验，装置气密性检查、装置的组装和拆除、试剂取用、加热、变形实验都需要在做中学、用中学，学生熟悉并掌握基本的化学实验技能，才能为后续的化学学习和探究活动打下基础。本节课通过“问题探讨”中“实验室是如何制取氧气的 ”“我国航天员在空间站需要的氧气也是这样制取的吗 ”提出本节课聚焦解决的问题，接着通过“实验室制氧气”中“学生实验探究”“观察活动”等环节引导学生在实践中学习常见的实验室制取氧气的方法，提炼“对比实验”这一实验设计方法，从而解决问题。通过“检查站”和“课后习题”进行学习效果检验。其中在解决3.2习题第3题过程中，也寻找到我国航天员在空间站制取氧气的方法。主题3“燃烧条件与灭火原理”：化学是以实验为基础的科学，在各类化学课程中，实验探究都是重要的学习内容和学习方法。与旧课标相比，新课标在“科学探究与化学实验”学习主题中新增了“化学实验探究的思路与方法”内容，要求掌握“控制变量”和“对比实验”两种实验设计方法。在生物学、物理学科的学习中，学生已经接触了许多运用“控制变量”和“对比实验”进行设计的实验，在化学课程中，需要学生基于化学学科的视角，结合具体的化学问题情境，学会运用这两种方法开展实验探究活动。通过实验探究得出燃烧需可燃物、与氧气接触、温度达着火点三条件。分析灭火实例（如用水灭火、隔绝空气等），归纳灭火原理。介绍爆炸极限及常见防爆措施（如严禁烟火标志），结合生活场景（如面粉厂、加油站），培养安全意识和科学思维。本节的知识内容较为浅显，但承载着重要的功能价值。学生需要在实验活动中进行简单的对比实验设计，理解具体实验中是如何进行变量控制的。同时结合大量的真实情境，使学生初步体会通过控制反应条件可以调控化学变化，使其满足人类的需求，为人类服务。主题4“水资源”:水是身边最常见的化学物质，水资源是人类重要的化学资源，与人类的发展息息相关，关系着地球生物的可持续发展。本节内容阐述地球水资源分布（淡水稀缺）、水的应用（工业、农业、生活）及污染来源（工业废水、生活污水等）。介绍防治水污染措施（如污水处理、合理使用农药化肥），通过计算水龙头流水量等活动，引发学生思考如何结合本节课的水资源知识去更好地保护水资源以及如何做一名“小小宣传员”，带动身边的人也一起爱护地球资源，促进人与地球和谐共生，可持续发展。主题5“跨学科实践活动：水的净化与自制净水器”：本项目针对人类饮水安全、水的净化问题而设计，属于化学与健康、资源领域的作品制作类实践活动。水是地球上含量最多的物质，是一切生命赖以生存的最基本的物质基础。为保证用水安全，水质检测是人们用水过程中必不可少的环节，同时净水器也在生活中逐渐普及。本项日涉及“科学探究与化学实验”学习主题中基本化学实验技能，关注“化学与社会·跨学科实践”学习主题中健康部分的内容，促进学生的发展变化观，进一步发展“系统与模型”跨学科大概念。本项目要求学生结合我国《生活饮用水卫生标准》，通过检测色度、浊度、硬度、气味等相关指标，分析水质情况。学生以水的净化为主要研究内容，通过吸附、沉降、过滤和蒸馏等净化方法，掌握分离方法，综合考虑人体用水的需求，结合自来水厂生产工艺和物质分离原理，选择合适的技术与工程方法自制净水器建构化学、技术、工程融合解决跨学科问题的思路与方法。“水质检测与自制净水器”涉及多个学科的内容:水质检测时用显微镜观察水中杂质、《生活饮用水卫生标准》中的“微生物指标”等属于生物学学科的重要内容;定量检测天然水中的杂质、净水材料用量与净水器造价等涉及数学学科的问题;净水器的尺寸选择和组装、待过滤液流向和流速调节等属于工程与技术的题;了解关于饮水安全和保护水源的政策法规、关注与饮用水安全有关的新闻、理解保护水资源与健康的关系等与道德与法治学科内容相关。本项日的驱动性任务是设计、制作、测试、优化简易净水器。为了能使净水器不断迭代，在其每次更新后都要进行测试，也就是进行水的净化并对净化后的水进行水质检测，通过水质检测的结果，判断自制净水器净水的效果是否有了提高。因此水质检测贯穿本项目的始终,设计自制净水器前的水质检测( 简称“前测”)。是为了让学生了解水质后更好地设计自制净水器的方案。优化自制净水器后对其净化的水进行水质检测(简称“后测”)，是为了自制净水器更好地迭代更新。本单元内容的逻辑结构:第三单元“维持生命的物质——氧气、水”以“物质性质→制取方法→应用与保护”为主线，构建从微观到宏观、从知识到实践的逻辑体系。氧气模块（3.1-3.2）：先通过实验探究氧气的物理性质（如密度、溶解性）和化学性质（如与碳、硫、铁的反应），建立“性质决定用途”的认知（如供给呼吸、支持燃烧）；再从实验室制法（高锰酸钾、过氧化氢分解）延伸到工业制法（分离液态空气），渗透“反应原理→装置选择→操作规范”的科学探究流程。燃烧与水模块（3.3-3.4）：以氧气为纽带，通过燃烧条件实验（控制变量法）揭示燃烧与灭火的内在联系，结合生活实例（如火灾扑救、防爆安全）强化安全意识；同时从水资源的分布、污染与防治切入，通过数据计算（如水龙头流水量）和案例分析（如污水处理），引导学生关注水资源保护。实践活动模块（3.5）：以“水的净化”为载体，整合沉淀、过滤、吸附等化学方法，通过自制净水器的跨学科实践（设计、组装、优化），将理论知识转化为解决实际问题的能力，体现“化学与技术、环境”的综合应用。本单元内容可开发的教学活动与资源:教学活动：1.实验探究类：“氧气性质对比实验”：观察木炭在空气和氧气中燃烧的现象差异，培养观察与归纳能力。“燃烧条件的控制变量实验”：用红磷、白磷、热水等探究燃烧三要素，强化科学方法。2.跨学科实践：“自制简易净水器”：利用塑料瓶、石英砂、活性炭等制作装置，对比净化前后水质，培养动手能力与创新思维。“水资源调查”：通过走访污水处理厂或查阅数据，分析本地水资源现状并撰写调查报告，增强社会责任感。3.情境化学习：“火灾逃生模拟”：结合燃烧与灭火原理，设计逃生路线并说明科学依据，提升安全技能。“角色扮演：航天员的氧气循环”：通过模拟空间站氧气再生过程，理解化学反应的实际应用。教学资源实验素材：高锰酸钾、过氧化氢、木炭、硫粉等药品；试管、集气瓶、酒精灯等仪器；数字化传感器（如氧气含量测定）。多媒体资源：工业制氧流程动画、水污染现状纪录片、净水器工作原理示意图。生活资源：家用净水器滤芯、矿泉水瓶、废旧材料（用于自制实验装置）。文献资源：张青莲院士对相对原子质量的贡献、屠呦呦团队青蒿素研究案例，渗透科学史与家国情怀。本单元教学重点：1.氧气的化学性质（如燃烧反应）与实验室制取方法（装置选择、操作步骤）。2.燃烧条件与灭火原理的应用，水资源的污染防治措施。3.过滤、吸附等净水操作的原理与实践。本单元教学难点:1.催化剂概念的理解（如二氧化锰在过氧化氢分解中的作用）。2.控制变量法在燃烧条件探究中的应用，混合物分离思路在净水过程中的综合运用。3.从微观视角（分子、原子）解释水的净化过程，建立宏观现象与微观本质的联系。
2022新课标要求 1.能通过实验说明氧气的主要性质;能举例说明物质性质的广泛应用及性质与用途的关系;能利用常见物质的性质，分析、解释一些简单的化学现象和事实;能设计简单实验，制备并检验氧气。2.能辨别常见的化合反应、分解反应;能运用控制变量思想设计探究燃烧条件等实验方案;能利用化学反应简单设计实验方案，完成氧气的制备、检验等任务。3.在“水的净化与自制净水器”跨学科实践活动中，能综合运用化学、技术、工程及跨学科知识，秉承可持续发展观，设计、评估解决实际问题的方案，制作项目作品，并进行改进和优化，体现创新意识。
单元学情 一、学生已有知识基础学生在之前的学习中已初步认识了化学变化的基本特征，了解物质的性质与用途的关系，并掌握了实验室基本操作（如药品取用、加热、过滤等）。在第二单元中，学生通过空气成分的探究，建立了“混合物与纯净物”的分类思维，接触了分子、原子的微观概念，能从微观视角解释简单的宏观现象（如扩散现象）。这些知识为氧气的性质探究、水的组成分析奠定了基础。二、学生认知特点与能力水平九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对实验探究有较高兴趣，但逻辑推理和综合分析能力仍需提升。例如，在“燃烧条件的探究”中，学生能通过实验现象归纳结论，但对“控制变量法”的系统应用可能存在困难。此外，学生对宏观现象与微观本质的联系（如氧气助燃性与分子结构的关系）理解尚不深入，需要借助模型建构（如分子模型制作）和直观实验（如硫在空气与氧气中燃烧的对比）辅助理解。三、学习难点与挑战1.抽象概念的理解：催化剂的“一变两不变”、化学反应的微观本质（如分子破裂与原子重组）等抽象内容，需要通过具体实验（如过氧化氢分解的对比实验）和动画模拟突破。2.实验设计与探究能力：设计“空气中氧气含量测定”的改进实验或“自制净水器”时，学生可能在装置优化（如气密性检查、材料选择）和现象分析上存在困难，需引导其逐步梳理实验目的与步骤。3.跨学科整合能力：水资源保护涉及化学与环境科学的交叉，学生需结合物理中的“混合物分离”（如过滤、吸附）和生物中的“水循环”理解综合治水措施，可能需要案例分析（如污水处理流程）帮助整合知识。四、学习习惯与情感基础学生对生活中的化学现象（如燃烧、水污染）有一定关注，但主动将化学知识与社会问题结合的意识较弱。例如，对“氢能源开发”“碳中和”等热点议题，可通过小组调查、辩论等活动激发兴趣，增强社会责任感。同时，学生在小组合作中已具备基本分工能力，但在实验数据记录、结论提炼方面仍需规范指导。
单元目标 化学观念：知道“物质具有独特的物理性质和化学性质;物质具有广泛的应用价值，物质的性质决定用途”等化学观念，初步认识“在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化的重要性。科学思维：初步学会运用观察、实验、调查等手段获取化学事实，初步运用比较、分类、分析、综合、归纳等方法认识物质及其变化，初步学习控制变量和对比实验的设计方法，初步形成一定的证据推理能力。科学探究与实践：通过“氧气的实验室制取与性质”“燃烧条件的探究”必做实验及“水的净化与自制净水器”等跨学科实践活动的开展，初步发展科学探究能力，初步形成运用简单的技术与工程方法设计、制作与使用作品的能力，以及沟通交流、合作解决问题的能力。科学态度与责任：通过“氧气的实验室制取与性质”“燃烧条件的探究”必做实验及“水的净化与自制净水器”等跨学科实践活动的开展，增强对物质世界的好奇心、想象力和探究欲，逐步形成严谨求实、大胆质疑的科学态度，敢于提出并坚持自己的见解、勇于修正或放弃错误观点的科学精神。
达成评价表 探索溶解现象大单元学习评价总表
知识点 评价要点 教师评价
氧气的性质和用途 学生课堂状态 优秀 良好 一般
课堂知识点掌握情况 优秀 良好 一般
课堂任务完成情况 优秀 良好 一般
课堂练习成果 优秀 良好 一般
课后作业完成情况 优秀 良好 一般
氧气的制取 学生课堂状态 优秀 良好 一般
课堂知识点掌握情况 优秀 良好 一般
课堂任务完成情况 优秀 良好 一般
课堂练习成果 优秀 良好 一般
课后作业完成情况 优秀 良好 一般
燃烧条件与灭火原理 学生课堂状态 优秀 良好 一般
课堂知识点掌握情况 优秀 良好 一般
课堂任务完成情况 优秀 良好 一般
课堂练习成果 优秀 良好 一般
课后作业完成情况 优秀 良好 一般
水资源 学生课堂状态 优秀 良好 一般
课堂知识点掌握情况 优秀 良好 一般
课堂任务完成情况 优秀 良好 一般
课堂练习成果 优秀 良好 一般
课后作业完成情况 优秀 良好 一般
跨学科实践活动：水的净化与自制净水器 学生课堂状态 优秀 良好 一般
课堂知识点掌握情况 优秀 良好 一般
课堂任务完成情况 优秀 良好 一般
课堂练习成果 优秀 良好 一般
课后作业完成情况 优秀 良好 一般
单元课时规划
课题 学习目标 主要知识 课时
课题1氧气的性质和用途 1.能说出氧气的物理性质，通过实验探究归纳氧气的化学性质，能书写碳、硫、铁与氧气反应的文字表达式，认识化合反应特点。2.通过对比物质在空气和氧气中燃烧现象，提升观察、分析及归纳能力，体会实验对认识物质性质的重要性。3.列举氧气在医疗、工业等领域的用途，感受化学与生活的联系，增强学习化学的兴趣。 氧气有哪些物理性质、氧气有哪些化学性质、氧气有何应用 1课时
课题2 氧气的制取 1.能写出实验室用高锰酸钾、过氧化氢制取氧气的文字表达式，认识催化剂和分解反应概念，了解工业制氧原理。2.通过设计、组装氧气制取装置，掌握气体制取的一般思路和方法，提高实验操作及问题解决能力。3.通过对比实验探究催化剂作用，养成严谨的科学态度，体会化学实验的规范操作要求。 实验室制氧气、工业制氧气 1课时
课题3燃烧条件与灭火原理 1.通过实验探究得出燃烧的三个条件，能依据燃烧条件分析灭火原理，列举常见灭火方法。2.在探究燃烧条件过程中，学会控制变量法设计实验，提升科学探究能力和逻辑思维。3.认识爆炸极限及防爆安全知识，增强安全意识，体会化学在防灾减灾中的应用价值。 物质燃烧的条件、灭火依据什么原理、爆炸与防爆安全 1课时
课题4 水资源 1.说出地球上水资源的分布和现状，列举水在生产生活中的应用，认识淡水资源的珍贵。2.分析水污染的来源和危害，提出防治水污染的措施，增强环保意识和社会责任感。3.通过计算水龙头流失水量等活动，养成节约用水的良好习惯，践行可持续发展理念。 人类离不开水、珍惜水资源、水污染及其防治 1课时
课题五：跨学科实践活动：水的净化 与自制净水器 1.能准确描述沉淀、过滤、吸附等净水方法的原理，识别常见净水操作的适用场景，掌握混合物分离的基本思路。2.学会组装简易过滤装置，规范使用漏斗、玻璃棒等仪器完成过滤操作，能通过实验对比不同净水方法的效果差异。3.能根据水质特点选择合适的净水材料，设计并绘制简易净水器的结构示意图，用化学符号记录净水前后物质成分的变化。 项目活动一：认识水的净化方法、项目二：设计与制作净水器、项目活动3 测试并优化净水器、项目活动四：展示与评价净水器 1课时
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3.5 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器教学设计（科粤版）
课时设计（课题5）
课题 跨学科实践活动：水的净化与自制净水器
课型 新授课 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本章节内容位于科粤版(2024)九年级上册第三单元，聚焦于“水的净化与自制净水器”这一跨学科实践活动。水作为维持生命的重要物质，其净化知识与生活紧密相连。通过对沉淀法、过滤法、吸附法等水净化方法的探究，不仅能让学生掌握混合物分离的一般思路与方法，还能引导学生将化学知识运用到实际生活中。自制净水器这一实践环节，更是培养学生动手能力、创新思维以及团队协作能力的重要途径，同时也让学生深入理解水净化的原理和过程，关注饮用水安全与人体健康的关系，体现化学学科的实用性和社会价值。
2.学习者分析 九年级学生已具备一定的化学基础知识，如对水的组成、净化方法有初步了解，也掌握过滤、吸附等简单实验操作。在认知能力上，他们正从形象思维向抽象思维过渡，对跨学科知识有一定整合能力，但对复杂的混合物分离原理理解可能存在困难，动手操作时对实验装置设计和优化缺乏经验。在学习动机方面，对生活中的化学现象兴趣浓厚，像自制净水器这类实践活动能激发积极性，但理论联系实际解决问题的能力有待提升。
3.核心素养 【化学观念】：知晓水净化常用沉淀、过滤、吸附等方法，明了混合物分离思路。【科学思维】：运用对比实验等方法，分析不同净水材料效果，总结分离规律。【科学探究与实践】：运用对比实验等方法，分析不同净水材料效果，总结分离规律。【科学态度与责任】：关注水资源短缺与污染，树立节约用水、保护水的意识与责任感。
4.教学重难点 教学重点：水的净化方法（沉淀、过滤、吸附）及混合物分离思路。
教学难点：自制净水器的设计与优化，结合原理分析净水效果。
5.评价量表知识点“实验操作”的评价量表任务列表评价标准（总分40分）学生自评生生互评教师评价任务一：引入新课①如何制作简易净水器？（5分）②简易净水器与家用净水器的构造与功能有何不同？任务二：项目活动一 认识水的净化方法①浑浊的天然水中杂质可以分为哪几类？如何除去水中的杂质？（5分）②水的净化有哪几种方法？（5分）任务三：项目活动一 认识水的净化方法①请展示小组合作制作净水器。（5分）②你认为还有哪些措施可以提升净水效果？（5分）任务四：项目活动3 测试并优化净水器对比其他小组不同的净水器，分析净水效果存在差异的原因，并设计改进方案。（5分）6.学习活动设计
任务一：创设问题情境，引入新课
教师活动 学生活动 学习评价
【本节聚焦】水的净化；自制净水器；混合物分离的一般思路与方法；合作探究；化学与健康。【问题探讨】合作探究小组制作了一个简易净水器，柯柯和悦悦对净水器展开了讨论。项目任务：制作简易净水器并完成水的净化。项目指南：◆ 学会水的净化方法：探究净化水的常用方法，形成混合物分离的一般思路与方法。◆ 自制净水器：设计、制作、测试、优化简易净水器，完成水的净化。◆ 展示交流：展示自制净水器及其净水效果，小组评价。 【小组讨论】 同学们分成小组探讨问题。 导入新课，有效地引起学生的好奇心和思考。引发学生对后续知识点的探索欲望。
设计意图：旨在激发学生的好奇心和求知欲，引发他们主动思考。通过巧妙设置问题，能够创造认知冲突，让学生迅速进入学习状态。
项目活动一 ：认识水的净化方法
教师活动 学生活动 学习评价
【观察活动】目的 使用目测法和显微镜法观察浑浊的天然水。 1. 取约100 mL 浑浊的天然水置于烧杯中，用肉眼观察水中存在的杂质。（注：使用新鲜提取或冷藏保存 6 小时内的天然水进行观察）。 2. 取几滴烧杯中的天然水，制作临时装片并用光学显微镜观察天然水中还有哪些杂质。浑浊的天然水中杂质可以分为哪几类？如何除去水中的杂质？ 天然水中含有泥沙、腐殖质、藻类、浮渣等难溶物，还有对人体有害的离子、色素等可溶性杂质以及细菌等微生物，需要净化处理后才能饮用和使用。常用的净水方法有：沉淀法、过滤法和吸附法。实验室中也常用这三种方法实现混合物的分离。【观察活动】 目的 学习水的净化方法。 1. 沉淀法实验1 取一个100mL 的烧杯，加入约70mL浑浊的天然水。（1）静置数分钟后观察烧杯上层和底层的水，记录现象：静置数分钟后，烧杯上层的水相对变清，底层有少量沉淀物 。（2）把少量硫酸铝 [Al2(SO4)3] 或明矾加入烧杯中，搅拌后，继续观察变化，记录现象：静置后，上层变得相对清澈，而底部有较多的沉淀物积累。2. 过滤法实验2（1）取一张圆形滤纸对折两次，打开成圆锥形放入漏斗内，滤纸边缘略低于漏斗口，用手压紧，并用水润湿，组装实验仪器。（2）把实验1中经硫酸铝或明矾沉淀后的水沿玻璃棒缓慢倒进漏斗中，用烧杯收集滤液。操作指引一贴：滤纸紧贴在漏斗内壁上。二低：滤纸边缘低于漏斗口，液面低于滤纸边缘。三靠：盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部，玻璃棒斜靠在三层滤纸一边，漏斗下端紧靠接液烧杯内壁。①烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，有何不同？答案：烧杯中得到的滤液与过滤前的水相比，滤液更为澄清，不溶性杂质被去除 。②过滤是利用溶解性差异将固态和液态的混合物分离。3. 吸附法实验3 取实验2中滤液约50mL置于烧杯中，再加入少量活性炭（或木炭）振荡，静置数分钟，记录现象：滤液颜色变浅（或滤液中的异味消失）。实验4 用显微镜分别观察实验123净化后的水，记录实验现象。实验1是简单沉淀操作，用显微镜观察可能会看到水中仍有一些较小的悬浮颗粒在水中缓慢移动或悬浮着，这些颗粒可能是没有沉淀下去的泥沙等不溶性杂质，还可能有一些微生物如细菌、藻类等；实验2为过滤后的水，相比于实验1净化后的水，显微镜下看到的不溶性悬浮颗粒3. 吸附法实验3 取实验2中滤液约50mL置于烧杯中，再加入少量活性炭（或木炭）振荡，静置数分钟，记录现象：滤液颜色变浅（或滤液中的异味消失）。实验4 用显微镜分别观察实验123净化后的水，记录实验现象。通过以上实验可知，沉淀法使水中密度较大的颗粒物质沉降，过滤法除去不溶性固体杂质 ，吸附法除去色素和异味 ，剩余可溶性杂质未去除。【讨论与交流】1.自来水的生产过程可用下图表示，请完成下面表格的填写。自来水生产过程示意图2. 自来水厂净化处理过的水能够直接饮用吗？自来水厂能除去天然水中大多数杂质，但是水体中对人体有害的离子，以及加氯消毒过程中残留的含氯物质（余氯）是不能被完全除去的，同时输水管道中也难免有些不洁物质和致病细菌，因此不宜直接饮用自来水，应将自来水煮沸后再饮用，或使用市售家用净水器（如图 3.5-5）进行二次滤水。大多数国家都有对应的生活饮用水卫生标准，只有通过水质检测，满足生活饮用水卫生标准的水才能饮用。【知识视窗】生活饮用水卫生标准2022年3月15日，国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会联合发布了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)，以强制性国家标准形式对97 项水质指标作出了限值规定，涉及饮用水中与人体健康相关的多种因素，明确规定了我国饮用水的水质标准。水质是水体质量的简称。生活饮用水的卫生要求是：感官性状良好(无色、透明、无异味、无异臭及无肉眼可见物)、流行病学上安全(无病原微生物和寄生虫卵)、化学组成对人无害(无有害的化学物质和放射性物质)。常见的水质常规指标主要有浑浊度、肉眼可见物、pH(酸碱度)、总硬度等。【板书】项目活动一 ：认识水的净化方法 【观看图片】浑浊的天然水显微镜下浑浊的天然水（倍数10×40）实验1水中较大的悬浮颗粒已经明显减少；实验2几乎看不到可见的悬浮物，视野变得相对清晰；实验3溶液变为无色，视野中也可能看不到明显的悬浮物 能准确描述沉淀、过滤、吸附等净水方法的原理，如通过实验观察泥沙沉降与活性炭脱色现象。能规范操作过滤装置，区分不同净化步骤的作用，但在分析复杂杂质去除思路时存在逻辑断层，需加强对比实验现象与原理的关联能力。
设计意图：通过观察天然水杂质，结合沉淀、过滤、吸附实验，让学生直观理解净水原理，掌握混合物分离思路，培养实验操作与分析能力，为自制净水器奠定基础。
项目活动2 设计与制作净水器
应急情况下，我们可以利用生活中常见的物品，使用学过的净水方法， 制作简易的净水器，对自然界中的水进行初步净化，满足生活需要。自制净水器需综合考虑各层材料的种类与厚度、填料顺序、容器规格（大小、形状）等因素，合理设置进水与出水方向，以提高净水效率；同时还需要根据成本调整材料厚度、填料层数、材料种类等。1. 方案设计柯柯和悦悦等同学设计了方案一的装置。请你利用该装置，测试并记录净水效果。实验用品:20mL 浑浊的天然水、可进行组装的不同规格的实验盒、石英砂、小卵石、活性炭、纱布、蓬松棉、导管。【实践活动】请你思考，改变哪一种因素（如填料的厚度、顺序等）可以提升方案一的净水效果。完成方案二的设计，测试并记录净水效果。 讨论与交流（1）方案一与方案二_______相同，但_______不同。（2）对比方案一与方案二的净水效果的数据或描述（如时间、回收水量、浑浊度、颜色、气味等），你能得出什么结论？（3）你认为还有哪些措施（如串联装置）可以提升净水效果？【实践活动】请你与小组成员合作，选择下列合适材料，设计并画出简易净水器方案图。(要求：可净化100mL浑浊的天然水)附参考材料成本：2. 作品制作根据方案图，小组合作制作净水器。制作前，请洗净所用材料；制作时，根据进水口的方向选择填料先后顺序，同时注意节约环保、安全使用刀具；制作后，注意桌面与周边环境卫生，及时清理垃圾。【板书】项目活动2 设计与制作净水器 【小组讨论】【讨论与交流】（1）方案一与方案二使用的材料相同，但材料顺序与厚度不同。（2）方案二在颜色变浅和异味减轻方面效果更明显，而净化时间和回收水量与方案一相近或差异不大，可得出调整填料顺序与厚度能更好地发挥活性炭吸附色素和异味的作用，提升净水效果中对颜色和气味的改善能力，但对过滤不溶性杂质以及整体净化效率影响较小。（3）加过滤层数、使用更精细的过滤材料、多次重复净化、添加其他净水剂：在装置前端适当添加絮凝剂，使水中悬浮杂质凝聚沉降，辅助后续过滤和吸附，提升整体净水效果。【实践活动】 从方案设计合理性（如材料选择、结构分层）、动手操作规范性（工具使用、组装技巧）、小组协作参与度及净水器实际净水效果（浊度、颜色改善）等方面，评估学生对净化原理的应用能力与创新思维。
设计意图：引导学生运用沉淀、过滤、吸附等净化原理，自主设计并制作净水器，在实践中理解材料选择、结构设计与净水效率的关系，培养工程思维与创新能力，强化理论联系实际的应用意识。
项目活动3 测试并优化净水器
【实践活动】取100mL有颜色的浑浊的天然水，慢慢注入自己小组制作的净水器中，注意不要让水溢出，记录净水效果。（1）对比其他小组不同的净水器，分析净水效果存在差异的原因。 （2）根据以上净水效果，不断优化自己小组的净水器并美化其外观。【思路与方法导引】混合物分离的一般思路与方法混合物分离是利用混合物中不同组分的性质差异，选择合适的方法将杂质分离。其主要步骤有：分析混合物成分、比较物质性质差异、明确分离方法。利用物质溶解性的不同进行物质分离是常用的分离思路，过滤是其中常用的分离方法。【板书】项目活动3 测试并优化净水器 【小组学习】（1）材料种类及质量差异：若有的小组使用的活性炭吸附性强（如优质椰壳活性炭 ），能更好吸附色素和异味，其净水后颜色和气味改善就更明显；而使用普通活性炭的小组效果相对较差。材料厚度和层数不同：材料层数多、厚度大的净水器，水与过滤、吸附材料接触更充分，净化效果往往更好。装置结构差异：进水口和出水口设计不合理，可能导致水流速度不均匀，影响水与材料接触时间和效果。（2）材料调整：若发现颜色和气味净化效果不佳，增加活性炭的厚度或更换为吸附性能更好的活性炭；若浑浊度改善不明显，适当增加小卵石和石英砂层数或厚度，或更换为粒径更合适的材料。结构改进：调整进水口和出水口位置及口径大小，让水流更平缓、均匀通过过滤层；也可在装置内添加导流结构（如小挡板 ），优化水流路径，增加水与材料接触时间。外观美化：用彩色贴纸、颜料等装饰塑料瓶外壳；或用彩带、麻绳等缠绕在塑料瓶上进行美化；还可以在塑料瓶上绘制与环保、净水相关的图案。 从净水效率（如过滤速度、除杂效果）、装置合理性（材料选择、结构设计）、实验记录完整性及优化方案可行性等方面，评价学生对净化原理的应用能力、问题解决能力与创新思维，关注实践中的合作与反思表现。
设计意图：从净水效率（如过滤速度、除杂效果）、装置合理性（材料选择、结构设计）、实验记录完整性及优化方案可行性等方面，评价学生对净化原理的应用能力、问题解决能力与创新思维，关注实践中的合作与反思表现。
项目活动4 展示与评价净水器
【实践活动】1.展示净水器：展示前请给小组净水器产品设计名字与商标，撰写一份说明书。展示时每个小组派出一名组员，介绍并展示净水器，特别说明净水器设计的优点与特色。2.评价净水器：请各小组从净水效果、过滤速率、制作工艺等角度进行自评与互评。根据展示的自制净水器、撰写的说明书及展示现场演说的效果，颁发“班级净水器合格认证证书”“班级净水器优秀证书”，同时为表彰创新设计，颁发“班级外观设计专利证书”“班级发明专利证书”。3.改进净水器：对比其他小组的产品，分析自己小组产品的问题，进一步改进净水器。【调查与交流】（1）对比自己小组的净水器和常见家用净水器，分析二者构造和净水效果差异，查阅资料了解家用净水器常使用的反渗透（RO）膜的作用，思考如何改进和提高自己小组净水器的净水效果。（2）调查你所在社区净水器的使用情况，了解居民健康饮水、节约用水的情况，撰写调查报告。【板书】项目活动4 展示与评价净水器 【观看图片】改进和提高净水效果的思考：引入反渗透膜技术增加过滤层级优化过滤材料加强维护和管理设计问卷，涵盖净水器的使用情况、满意度、维护情况等方面实地观察:对社区内的净水器进行实地观察，记录其安装位置、使用状态等信息访谈交流:与部分居民进行深入访谈，了解他们对净水器的看法和使用体验。 从净水器净化效率、结构创新性、材料环保性及汇报表达等维度，通过小组互评与教师点评，考察学生对净化原理的应用能力、工程实践水平及团队协作意识，促进知识内化与综合素养提升。
设计意图：从净水器净化效率、结构创新性、材料环保性及汇报表达等维度，通过小组互评与教师点评，考察学生对净化原理的应用能力、工程实践水平及团队协作意识，促进知识内化与综合素养提升。
7.板书设计跨学科实践活动：水的净化与自制净水器一、水的净化方法沉淀法：使水中密度较大的颗粒物质沉降。过滤法：除去水中难溶性杂质。吸附法：利用活性炭等吸附色素、异味及部分杂质。二、自来水生产流程1. 格栅：除去较大颗粒悬浮物。2. 絮凝剂：使细小悬浮物聚集沉降。3. 过滤池：进一步除去难溶性杂质。4. 活性炭吸附池：吸附色素、异味。5. 消毒剂：杀菌消毒（如氯气、二氧化氯）。三、自制净水器设计与制作材料选择：小卵石、石英砂（过滤）、活性炭（吸附）、纱布（隔离）、蓬松棉（过滤）。组装顺序：按“大颗粒→小颗粒→吸附材料”分层放置（如小卵石→石英砂→活性炭→蓬松棉）。关键要点：进水口与出水口位置：下进上出，延长水与净化材料接触时间。材料清洗：使用前洗净，避免二次污染。四、净水效果测试与优化测试指标：过滤速度：记录净化一定体积水的时间。水质变化：观察浑浊度、颜色、气味的改善情况。优化方向：调整材料厚度：增加活性炭层厚度提升吸附效果。改进结构：分层更细密，如增加纱布层数。五、混合物分离的一般思路1. 分析成分：确定混合物中难溶物、可溶物、微生物等组成。2. 比较性质：利用溶解性、颗粒大小、吸附性等差异。3. 选择方法：沉淀、过滤、吸附、蒸馏等单一或组合方法。六、实践应用与拓展生活场景：应急净水（野外生存、自然灾害）。环保意义：理解污水处理原理，增强节水意识。跨学科联系：结合物理（过滤原理）、生物（水质与生态）知识。
8.教学反思与改进本节跨学科实践活动以“水的净化”为核心，融合化学知识与工程实践，在引导学生构建知识体系的同时，也暴露出教学中的亮点与待改进之处。从教学成效看，学生通过观察天然水杂质、体验沉淀-过滤-吸附的净化流程，能直观理解混合物分离的逻辑，尤其在自制净水器环节，通过选择小卵石、活性炭等材料，将理论知识转化为实际装置设计，较好地培养了科学思维与动手能力。例如在测试净水器时，学生通过对比不同材料的净化效率，深化了对“物质性质决定用途”的理解，部分小组还能主动提出优化方案，如增加活性炭层数提升吸附效果，体现了创新意识的发展。但教学中仍存在若干问题：其一，部分学生对净化原理的理解停留在表面，如混淆活性炭吸附与过滤的作用差异，在解释“为何先小卵石后活性炭”时表述模糊；其二，实验操作规范性不足，如组装净水器时出现填料顺序混乱、密封性差等问题，导致净化效率低下；其三，跨学科融合不够深入，未能充分引导学生关联物理中的流体力学原理（如水流速度对净化效果的影响），或数学中的数据记录与分析方法。改进方向需聚焦三点：一是在课前增加预实验，通过微课演示杂质分类与对应净化方法，强化理论铺垫；二是设计“问题链”引导探究，如“如何通过材料配比提升净水速度”，推动深度学习；三是引入工程设计评价量表，从科学性、经济性、创新性三个维度量化作品，促进批判性思维发展。此外，可结合本地污水处理厂案例，延伸“净化-循环”的环保理念，让学生在解决真实问题中体会化学的社会价值，实现知识建构与素养提升的统一。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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