资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
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。
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。
【自主学习】
1.物态变化的知识：物质从 态变为 态的过程叫液化，液化需要 （吸热 / 放热）。
2.本活动涉及与___________、________、________利用等相关内容。
【合作探究】
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________现象,即空气中的水蒸气遇冷______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________，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_________，在袋内遇冷（夜间）________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______ 。
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_____放置，下方设置集水槽。夜间板面温度迅速______，空气中的水蒸气在板面凝结成露，随后受_________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________覆盖坑口并用石头压紧______，薄膜______放一块小石子使其下凹。阳光照射使坑内水分______，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？
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_____，白天阳光照射使洞内土壤水分_____，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______放一个杯子，杯口朝___，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________和______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______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_______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_______，或铺设_______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_______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）。
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________（通常在80%以上）和较大的昼夜____。在干燥或风大的天气里，收集效率极_______，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____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______、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_______形成，且太阳升起后迅速______，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__________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，______协作和____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。
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_______导致水循环失衡，冰川_____加速、干旱频发，淡水资源补给__________；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_____地下水，导致含水层______；水污染加剧可用水资源______，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_____等技术将海水转化为____，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______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________管理，制定_____水价、完善节水法规，严控地下水超采；保护水源地，治理水_______，修复湿地、河流等生态系统，增强自然蓄水能力。
【归纳整理】
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
【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。
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
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
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
5. 图 13—48 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
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。
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。
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 __________。
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。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1.气 液 放热 2.物态变化 生命与水 水资源
【合作探究】
探究点一：
答案：任务一:1.液化 凝结 2.（1）①吸水性 水汽 ②水汽 液化 ③露水 3.倾斜 降低 重力 4.塑料薄膜 边缘 中心 汽化
思考讨论参考答案：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。
任务二：2.大 蒸发 水珠3.洞底 上；中心 边缘；背面
任务三:1.黑色；清水 湿润；降温；低
探究点二：
答案：1.（1）高湿度 温差 低；（2）滞留；（3）细菌；（4）清晨 蒸发 2.自然露水 团队 科学
探究点三：
答案：1.变暖 融化 减少；过度开采 枯竭 减少2.反渗透 淡水；节水 水资源 阶梯 污染
【章末练习】
1.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.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.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.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.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.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.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。
8.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。
9.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。
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