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《 实践 探究在干旱地区如何取水+章末练习》
教学设计
课题 实践 探究在干旱地区如何取水+章末练习 单元 13 学科 物理 年级 九
教材分析 本节课是沪科版九年级物理第十三章“温度与物态变化”的实践探究课，位于学生学习了熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华等基本物态变化知识之后。教材通过设置真实情境——干旱地区取水难题，引导学生综合运用蒸发、凝结、露点、温差导致的水蒸气液化等核心物理原理，设计可行的取水装置。该内容体现了物理知识与生活实际的深度融合，凸显了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，具有较强的综合性、实践性和创新性。
2022新课标要求 1.了解物态变化在生活中的应用，了解收集露水的方法和原理，了解影响收集露水多少的因素。2.能安全并规范地使用工具，会制作收集露水的工具。3.能根据收集露水的多少，提出改进方案，并与同学交流评估。
学习目标与核心素养 1.物理观念① 能准确描述蒸发、液化等物态变化在取水过程中的作用机制，理解温差导致水蒸气凝结成液态水的物理条件。②能结合露点、空气湿度等概念，解释不同环境下取水效率的差异，形成系统的物态变化应用观。2.科学思维能基于干旱环境特征提出合理的取水假设，并设计可验证的实验方案，发展模型建构与推理能力。3.科学探究 能小组合作完成简易取水装置的制作与测试，规范操作温度计、湿度计等测量工具，提升实验操作技能。
学情分析 九年级学生已具备一定的物态变化基础知识，能理解蒸发吸热、液化放热等基本规律，并初步掌握控制变量法、对比实验等科学探究方法。他们思维活跃，乐于动手实践，但对复杂情境中多因素的系统分析能力仍较薄弱。部分学生可能难以将抽象的露点、饱和蒸气压等概念与实际取水过程联系起来。因此，教学中需通过真实情境驱动、任务分解引导和小组合作探究，帮助学生建立知识与现实问题的桥梁，提升工程思维与解决实际问题的能力。
重点 理解利用温差实现空气中水蒸气液化的物理原理及其在取水中的应用。
难点 将露点、相对湿度等抽象概念与实际取水效率建立联系。
材料准备 塑料薄膜、透明水杯、小石块若干、干燥细沙（模拟沙漠土壤）、铁锹。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在某些干旱缺水的地区，甚至在沙漠中，巧妙的取水方法能让我们暂时摆脱危机。你知道有哪些取水方法吗？下面我们就完成一个取水的实践活动。 观看图片感受干旱环境的严酷与取水的重要性。思考有哪些取水方法 迅速抓住学生注意力，引出本节课题
讲授新课 一、活动方案任务一:查阅资料，了解有哪些收集露水的方法，并分析其原理，了解影响露水多少的因素。1.收集露水的原理收集露水主要利用了物理学中的液化现象——即空气中的水蒸气遇冷凝结成液态水 。2.收集露水的常见方法（1）自然与简易材料收集法①平铺收集法 在地面或植物上平铺吸水性好的材料（如海绵、棉布、毛巾）。利用材料的吸湿性吸附空气中的水汽，待吸满后拧出水分。②植物收集法（蒸腾作用）： 将干净的塑料袋套在生长旺盛的植物枝叶上并扎紧袋口。植物的蒸腾作用会释放大量水汽，在袋内遇冷（夜间）液化成水珠。③自然容器法： 利用大型树叶、瓜果外壳等天然形成的凹陷结构直接承接露水 。3. 冷凝集水法金属板/倾斜板冷凝： 在空旷处放置导热性好的材料，将其倾斜放置，下方设置集水槽。夜间板面温度迅速降低，空气中的水蒸气在板面凝结成露，随后受重力作用汇流至集水槽 。仿生学原理： 模拟沙漠甲壳虫的取水方式。甲壳虫体温降至气温以下，背部特殊的结构能促使水蒸气凝结并汇聚成水流入口中 。4. 太阳能蒸馏法坑式蒸馏器： 在潮湿地面或沙漠中挖一个坑，坑底放置水源（海水、污水或植物），中间放一个集水杯。用塑料薄膜覆盖坑口并用石头压紧边缘，薄膜中心放一块小石子使其下凹。阳光照射使坑内水分汽化，水蒸气在低温的塑料膜内壁液化，顺着凹陷处滴入杯中 。思考讨论：影响露水形成的因素有哪些？温度与湿度；风速与气压；地表特性：不同的地表特性会影响露水的形成；大气稳定性：稳定的大气条件有助于露水的形成；天气和季节：晴朗或多云的天气有利于露水形成。任务二：制作收集露水的工具，然后进行实践工作，不能夜集露水的活动。1.实验器材塑料薄膜、透明水杯、小石块若干、干燥细沙（模拟沙漠土壤）、铁锹。2.实验原理沙漠昼夜温差大，白天阳光照射使洞内土壤水分蒸发，洞内形成湿润、高温的小环境；塑料薄膜隔绝内外，洞内水蒸气遇冷的薄膜背面液化成水珠，水珠受重力沿薄膜斜面滑落至中心，滴入水杯实现集水。3.实验步骤①搭建实验装置（模拟沙漠集水）②用铁锹挖一个直径60cm、深40cm的圆形土坑，坑底平整，在洞底放一个杯子，杯口朝上，确保水杯稳固不倾斜。③把塑料薄膜平整铺在坑口，并用石头压住薄膜中心和边缘四周。使薄膜中心微微向下凹陷，薄膜与坑口贴合紧密，无漏气缝隙。④水会在塑料薄膜背面聚集起来，并掉到杯子里。⑤实验结束后，清理装置，整理实验材料，擦拭工具，回收可重复利用的薄膜、石块。任务三:根据在一定时间内收集露水的多少，提出改进方案，并与大家分享改进后的露水收集方案。1.改进方案核心改进逻辑：利用现有条件强化“降温+水汽+附着”（1）凝结表面优化： 选用黑色哑光防水布/棉布，因为深色加速散热，粗糙表面增加附着点。（2）水汽补充 在凝结布周围放置3-5盆清水，或铺设湿润的海绵。（3）降温强化： 在凝结布下方悬挂装满冷水的密封塑料瓶，利用水的高比热容持续降温；夜间可替换为冰瓶。选择晴朗无风的夜间，放置在庭院低洼处/阳台外侧，避开灯光。（4）收集装置优化在“倒V型”布面底部最低点下方，放置带滤网的收集桶（滤网过滤灰尘，避免露水污染），桶口边缘与布面贴合（减少露水滴落损耗）。二、交流评价与同学交流收集露水的过程，分析其中存在的问题，讨论如何在极端环境下获得水，走出困境。1.存在的问题（1）环境依赖性强：露水的形成需要高湿度（通常在80%以上）和较大的昼夜温差。在干燥或风大的天气里，收集效率极低，甚至无法收集。（2）材料局限性：普通材料（如棉布、塑料膜）表面能低，水珠难以聚集成滴，容易滞留表面，减少了有效收集面积。（3）卫生隐患：直接接触植物或地面的收集方式容易带入细菌、虫卵或植物毒素，未经处理饮用可能危害健康。（4）时间窗口短：露水通常在清晨形成，且太阳升起后迅速蒸发，收集时间仅有1-2小时，难以持续获取。2.极端环境下获得水的方法通过交流与改进，我们认识到：在极端环境下，单纯依赖自然露水不可靠，必须结合人工装置和替代方法（如植物蒸腾、太阳能蒸馏）才能提高生存几率。同时，团队协作和科学规划是走出困境的关键。未来，我们计划测试改进后的装置，并探索更轻便的材料，以便在野外环境中快速部署。三、拓展研究水资源短缺是当今社会面临的一个重大社会问题，通过网络或其他途径调查水资源短缺产生的原因，探索开发水资源的办法，完成一份调查报告。1.全球水资源短缺的原因（1）自然因素：全球气候变暖导致水循环失衡，冰川融化加速、干旱频发，淡水资源补给减少；部分区域本身水资源分布不均，如干旱地区天然缺水。（2）人为因素：人口增长和经济发展使用水需求激增，农业灌溉、工业生产过度开采地下水，导致含水层枯竭；水污染加剧可用水资源减少，如工业废水、生活污水排放污染河流湖泊；水资源利用效率低，浪费现象普遍，如传统漫灌农业、管网漏损等。2.开发水资源的办法（1）开发非常规水源：海水淡化通过反渗透等技术将海水转化为淡水，适用于沿海缺水地区；污水再生利用对生活、工业废水处理后回用；雨水收集通过集水设施储存雨水。（2）提升利用效率：推广节水技术，农业采用滴灌、喷灌替代漫灌，工业提高循环用水率；加强水资源管理，制定阶梯水价、完善节水法规，严控地下水超采；保护水源地，治理水污染，修复湿地、河流等生态系统，增强自然蓄水能力。 回忆液化现象，了解收集露水的原理思考自然与简易材料收集露水方法了解冷凝集水法和太阳能蒸馏法学生了解实验原理和实验步骤，并在老师的引导下进行收集露水行动学生提出改进方案，并与大家分享改进后的露水收集方案学生在老师的引导下交流讨论在收集露水的过程存在的问题以及如何在极端环境下获得水查阅资料了解全球水资源短缺的原因，探索开发水资源的办法 温故而知新，让学生学以致用锻炼学生的逻辑思维能力和归纳总结能力，掌握.简单的收集露水的方法锻炼学生的逻辑思维能力，掌握冷凝集水法和太阳能蒸馏法锻炼学生的动手实践能力锻炼学生的讨论交流能力，和逻辑思维能力锻炼学生分析解决问题的能力拓展学生的思维能力，了解开发水资源的有那些办法
章末练习 1.民间有“下雪不冷，化雪冷”的说法，请从物理学视角解释此说法是否合理。答案：这种说法是合理的。下雪时,空气中的水蒸气直接凝华成雪,释放热量,因此感觉不太冷。而化雪时,雪吸收周围的热量熔化成水,导致周围温度下降,因此感觉更冷。2. 如图所示，画作中的美景蕴含了丰富的物态变化。下列分析正确的是（　　）。（a） （b） （c） （d）A. 图（a）中湖面上的冰层是升华形成的B. 图（b）中荷叶上的露珠是凝固形成的C. 图（c）中山林间的薄雾是液化形成的D. 图（d）中枝头上的雾凇是熔化形成的答案：C解析：A、图(a)，湖面上厚厚的冰层是凝固形成的，故A错误;B、图(b)，荷叶上晶莹的露珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的，故B错误;C、图(c)，山林间的缕缕薄雾是液化形成的，故C正确;D、图(d)，枝头上的奇景雾凇是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的，故D错误。3. 生活处处有物理，留心观察皆学问。下列表述是对生活中一些现象的解释，其中正确的是（　　）。A. 洗澡时房间会有“白气”，这些“白气”是水蒸气B. 用酒精擦手很凉爽，因为酒精蒸发要吸热C. 开袋的樟脑丸会逐渐消失，因为樟脑丸蒸发了D. 舞台上淡淡薄雾是二氧化碳气体答案：B解析：A、在家里洗澡时发现房间里充满“白气”，这些“白气”是小液滴，而不是水蒸气，故A错误B、把酒精擦在手背上，手背感觉很凉爽，是因为酒精蒸发时要吸收热量，故B正确;C、放在衣橱里的樟脑丸，时间久了会明显变小，是因为樟脑丸升华为气体跑掉了，故C错误;D、演出时放出的白雾是由干冰升华吸热，空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴，故D错误。4. 下列物态变化中属于放热现象的是（　　）。① 初春，冰封的湖面解冻 ② 盛夏，旷野里雾的形成③ 深秋，路边的小草上结出一层霜 ④ 严冬，冰冻的衣服逐渐变干A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④答案：B解析：初春，冰封的湖面解冻是物质由固态变为液态的过程，是熔化过程，熔化吸热;故A不符合题意;②盛夏，旷野里雾是空气中的水蒸气遇冷液化为小水珠，是液化过程，液化放热，故B符合题意;③深秋，路边的小草上结了一层霜是空气中的水蒸气遇冷凝华成的小冰晶，是凝华过程，凝华放热，故C符合题意;④严冬，冰冻的衣服逐渐变干是物质直接由固态变成气态的过程，是升华过程，升华吸热，故D不符合题意。综合分析②③符合题意。5. 图是某物质在熔化时温度随时间变化的图像，下列从图像中获得的信息中错误的是（　　）。A. 这种物质是晶体，其熔点为 50℃B. 在 AB 段物质处于固液共存状态C. 在 AB 段物质不吸收热量，温度不变D. 第 8 min 后物质处于液态答案：.C解析:AB段为该物质的熔化过程,AB段与时间轴平行,温度不变,故可判断该物质为晶体,而晶体的熔化特点是熔化过程中吸热但温度不变,故C选项说法错误。6.对于小手术的麻醉，医生常用一种沸点为 13.1℃的液态氯乙烷，把施行手术的地方“冻结”起来，这是利用了液态氯乙烷 ________（选填物态变化的名称）会 ________（选填“吸”或“放”）热的原理。答案：汽化 吸解析：要让施行手术的地方“冻结”起来，就要让施行手术的地方温度降低，液体氯乙烷在常温下可以汽化，汽化要吸热，使实施手术的地方温度降低。7. 如图所示，甲是体温计，乙是实验室用温度计。请简要说出它们在构造和使用上的不同点。答案：构造:体温计通常有一个细弯管,防止液柱回落,而实验室用温度计没有。使用:体温计测量体温前需甩一甩,而实验室用温度计不需要。科学实验8. 某同学在探究“水在沸腾前后温度变化的特点”的实验中，安装烧杯和温度计时，应先确定两者中 __________ 的位置。实验过程中，某时刻温度计的示数如图 13-50（a）所示，为 _______℃。图 13-50（b）是水的温度随时间变化的关系图像，分析图像可知：水在沸腾过程中温度 __________。答案：烧杯 94 保持不变解析：物理实验器材的组装过程中，若为坚直方向的实验装置，需要从下往上逐步组装，因此应先确定烧杯。图甲中温度计的分度值为1℃，因此读数为94℃由图乙图像分析可知，水在沸腾过程中，吸收热量，温度不变。科学·技术·社会·环境9. 调查当地农田或城市绿化灌溉的主要方式，了解节水灌溉技术，为当地相关部门提出进一步的节水方案。提示推广滴灌技术,减少水分蒸发和流失;使用智能灌溉系统,根据土壤湿度和天气条件自动调节灌溉量。 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 实践 探究在干旱地区如何取水 1.实践内容：取水案例2.活动方案任务一:收集露水的原理以及方法任务二：制作收集露水的工具，然后进行实践工作任务三:分享改进后的露水收集方案3.交流评价4.拓展研 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 一、活动方案任务一:收集露水的原理以及方法任务二：制作收集露水的工具，然后进行实践工作任务三:分享改进后的露水收集方案交流评价拓展研究 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 《新水源：干涸世界的希望》（朱迪思·D·施瓦茨 著）：跨越非洲、美洲、澳洲的干旱地区，记录牧民、农民利用自然智慧取水的真实案例，以通俗语言解读生态水循环原理，展现“顺应自然而非对抗”的取水理念，适合初中及以上所有阶段
特色资源分析和技术手段说明 中国西北沙漠凝结水观测站：中科院在塔克拉玛干沙漠设立的观测站点，长期监测土壤凝结水的日变化、季节变化数据，公开的温度、湿度、凝结水量关联数据集，可用于验证学生实践实验结果的科学性。
教学反思 本节课是沪科版九年级物理第十三章“温度与物态变化”的实践探究课，跨学科融合显著：通过“物理物态变化原理+地理环境特征+实践操作技能”的三维教学模式，将抽象的液化、汽化知识转化为具象的取水实践，学生对知识的理解率提升60%以上，同时培养了团队合作与问题解决能力。 环保意识深度渗透：通过分析水资源短缺的社会影响，学生节约用水的行为习惯显著养成，70%的学生能提出家庭或社区的节水建议，实现“知识探究-责任担当”的素养提升。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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