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北师大版2024版物理八年级上册【精做课件】授课教师：.班级：8年级（）班.时间：.1.5设计海水淡化装置第一章物态及其变化简易海水淡化装置设计方案（八年级物理汽化液化原理）一、设计背景与设计原理本次装置设计依托北师大版八年级物理汽化、液化核心知识点，利用海水与淡水的沸点差异实现淡化。海水中含有大量盐类杂质，盐的沸点极高、无法随水汽蒸发，而水可以通过加热发生汽化变成水蒸气；纯净的水蒸气遇冷后发生液化，凝结成液态淡水，盐分则被留存，最终实现海水的净化淡化。核心物理原理：海水吸热汽化（沸腾/蒸发）→水蒸气遇冷液化→得到纯净水，全程仅利用本章所学物态变化规律，无复杂设备，贴合初中物理知识范围。二、装置设计目标1.利用汽化、液化现象，将含盐海水转化为可饮用的淡水，去除水中盐分杂质；2.装置结构简单、材料易得、操作安全，适合课堂实验与课后手工制作；3.直观展示液态→气态→液态的物态变化全过程，巩固课本知识点。三、实验材料与器材透明大号塑料盆（或玻璃水槽）、透明小水杯、保鲜膜、橡皮筋、小石块（或重物）、盐水（模拟海水）。四、装置整体结构整套装置分为三部分，结构简单且原理清晰：1.海水蒸发区：大塑料盆，盛放模拟海水（盐水），为汽化过程提供水源；2.冷凝集水区：密封保鲜膜顶层，作为冷凝界面，让水蒸气液化成淡水；3.淡水收集区：盆中央的小水杯，专门收集液化后的纯净水。五、装置组装步骤1.在大号塑料盆中倒入适量调配好的盐水（模拟海水），水量不超过盆体的二分之一，避免溢出；2.将空的小水杯轻轻放置在大盆正中央，确保杯身直立、不倾斜，杯口高于盆内盐水液面；3.用保鲜膜完全覆盖大盆的盆口，使用橡皮筋扎紧盆口边缘，保证装置完全密封，防止水蒸气外泄；4.将小石块轻轻放在保鲜膜正中央（小水杯正上方），使保鲜膜中心微微向下凹陷，形成倾斜坡面；5.将组装好的装置放置在阳光充足、温度较高的位置静置2–4小时，观察实验现象。六、工作过程与物理分析1.汽化过程阳光照射使装置内温度升高，大盆中的盐水吸收热量，发生蒸发现象（缓慢汽化），变成无色透明的水蒸气。由于盐类物质沸点极高、性质稳定，无法汽化，会持续留在大盆的水中，实现固液分离。2.液化过程密封装置内的纯净水蒸气接触到温度相对较低的保鲜膜，遇冷发生液化现象，由气态水蒸气转化为液态纯净小水珠，附着在保鲜膜内侧。3.淡水收集过程保鲜膜中心凹陷形成坡面，附着的小水珠不断汇聚、变大，在重力作用下沿坡面滑落，最终滴入中央的小水杯中，收集到的液体即为无盐、纯净的淡化海水。七、实验现象与结论实验现象：静置一段时间后，保鲜膜内壁布满细密水珠，水珠汇聚滴落至小水杯中；大盆内盐水浓度逐渐升高、盐分析出，小水杯中收集到无色无味的纯净水，品尝无咸味。实验结论：通过汽化和液化的物态变化，可以有效去除海水中的盐分，实现海水淡化，证明汽化、液化现象可用于海水净化。八、装置优缺点与改进方案1.优点-材料环保易得、成本极低、操作零风险，适合初中生实操；-完全贴合课本汽化、液化知识点，理论与实操结合；-装置密封设计，无水资源浪费，可视化效果极强。2.缺点-依靠自然阳光升温，汽化速度慢，淡化效率较低；-保鲜膜密封精度有限，少量水蒸气可能外泄，影响收集量。3.优化改进方案-将装置移至温暖室内或温水浴上方，提高温度，加快海水蒸发（汽化）速度，提升淡化效率；-更换玻璃盖板代替保鲜膜，冷凝效果更好、密封性更强，液化效率更高；-在装置外侧包裹黑色卡纸，黑色吸热能力强，可快速提升装置内部温度，加速汽化。九、知识点总结（考试考点）本装置核心考查汽化吸热、液化放热：海水汽化过程需要吸收热量，水蒸气液化过程需要放出热量；整个淡化过程无新物质生成，属于物理变化。同时区分易错点：蒸发在任何温度下均可发生，是平缓的汽化现象，本装置利用自然蒸发实现海水淡化，是生活中物态变化的典型应用。自然界中水循环是怎样进行的？
问题
温故知新
地球表面的各种水体在不停地转化
浩瀚的海洋、奔腾的江河、平静的湖泊、皑皑的冰山雪岭，还有那漂浮的云彩……地球上的水在不停的运动着、变化着，形成了一个巨大的循环系统。
任务一 认识自然界的水循环
任务一 认识自然界的水循环
1、前后四人一组分别讨论下列问题
自然界的水循环过程包含很多物态变化，这些物态变化形成了丰富的天气现象。云、雾、雨、露、雪、霜、冰雹等天气现象是怎样形成的？它们的形成过程涉及哪些物态变化？
2、将讨论的结果按下表进行整理，选出代表在班上交流
活动一 交流讨论
天气现象 形成过程 涉及的物态变化
任务一 认识自然界的水循环
水循环的过程
1、陆上内循环
2、海陆间循环
3、海上内循环
水循环的三种形式：
任务一 认识自然界的水循环
任务一 认识自然界的水循环
活动二 节约用水 从我做起
1、查阅资料，了解我国水资源分布情况。
2、6—8人一组调查赤壁水资源的来源，结合本地水资源的
利用和保护的实际情况，提出合理的建议。
3、生产和生活中有哪些具体的节水措施？
4、第一组出一期以“节约用水，从我做起”为主题的黑板
报。
5、其余各小组以“节约用水，从我做起”为主题，制作一份
手抄报。
6、要求一周内完成。
任务一 认识自然界的水循环
1. ［2024·武汉期中］水是人类生存环境的重要组成部分。
甲、乙和丙分别是水的三种状态，它们三者之间转化过程的
吸热、放热情况如图所示。下列说法不正确的是( )
B
A. 甲是水蒸气
B. 由甲到丙是升华过程
C. 露的形成是由甲到乙的过程
D. 由乙到甲的过程有两种方式
【点拨】由图知：丙到乙吸热，乙到甲吸热，
所以甲为气态，乙为液态，丙为固态。因甲、
乙和丙分别是水的三种状态，所以甲是水蒸气，
乙是水，丙是冰，A正确；由甲到丙是凝华过程，
B错误；露是空气中的水蒸气液化而成的，由甲到乙是液化，C
正确；由乙到甲是汽化，汽化有蒸发和沸腾两种方式，D正确。
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2.［2024·广州期末］如图所示是大自然中水循环的示意图。江、
河、湖、海以及大地表层中的水不断蒸发变成水蒸气。当含有
很多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低凝成小水滴
或凝成小冰晶，这就是云。在一定的条件下，云中的小水滴或
小冰晶越来越大，就会下落。在下落过程中，小冰晶又变成小
水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就形成了雨。
（1）请依次写出上文加下划线部分涉及的物态变化的名称：
______、______、______。
液化
凝华
熔化
（2）上面三种物态变化中，需要吸热的是______。
熔化
（3） 我国属于缺水的国家，节约用水应从我做
起，请你写出生活中的一项节水措施： _________________
_____________。
用洗菜的水冲厕所（合理即可）
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任务二 了解海水的主要成分
1、查阅资料，海水的主要成分有哪些？
2、将网上查阅的资料整理成文，准备在班上交流。
活动三 查阅资料，了解海水的主要成分
任务二 了解海水的主要成分
资料示例——海水的主要成分
海水是地球上最广泛的天然水体之一，它的主要成分包括水和溶解在其中的各种化学物质。海水的成分很复杂，但主要成分可以总结为以下几个方面：
1. 淡水
海水中最主要的成分当然是水分，占据了海水总体的绝大部分。海水中的水不仅是一种重要的溶剂，还是生物体存活和发展的基础。除了普通的H2O分子外，海水中还含有氧（O2）和氢气（H2），这些气体对于海洋中的生物群体来说也至关重要。
2. 盐类
除了水以外，海水中含有大量的盐类物质。其中主要包括氯化钠（NaCl）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化镁（MgCl2）、硫酸镁（MgSO4）等。这些盐类物质的浓度并不是均匀的，不同地区的海水盐度也有所不同。
任务二 了解海水的主要成分
资料示例——海水的主要成分
3. 溶解气体
海水中还溶解着大量的气体，如氧气、氮气、二氧化碳等。这些气体对于海水中的生物体而言非常重要，它们通过海水的溶解来满足生物体呼吸和新陈代谢的需要。
4. 有机物质
海水中还含有大量的有机物质，如藻类、浮游生物、动物尸体、粪便等。这些有机物质对于海洋生态系统的平衡和稳定起着非常重要的作用。
总的来说，海水的主要成分是水、盐类、溶解气体和有机物质。这些成分共同构成了复杂多样的海洋环境，维持着整个地球生态系统的稳定与平衡。我们应该更加重视海水的成分，并努力保护和维护海洋环境的健康。
1. 天津长芦盐场。
天津长芦盐场位于天津市滨海新区，主要生产海盐和日晒盐。该盐场历史悠久，早在唐朝时期就开始生产。长芦盐场拥有丰富的地下卤水资源，为盐业生产提供了得天独厚的条件。
我国的主要盐场简介
任务二 了解海水的主要成分
2. 山东鲁北盐场
山东鲁北盐场位于山东省滨州市无棣县境内，主要生产海盐和日晒盐。该盐场地理位置优越，处于渤海湾南岸，拥有丰富的地下卤水资源和广阔的滩涂资源，为盐业生产提供了良好的条件。
任务二 了解海水的主要成分
3.江苏淮安盐场
江苏淮安盐场位于江苏省淮安市境内，主要生产海盐和日晒盐。该盐场位于黄海之滨，拥有广阔的滩涂资源和较为丰富的地下卤水资源，为盐业生产提供了良好的条件。
任务二 了解海水的主要成分
4. 辽宁复州湾盐场
辽宁复州湾盐场位于辽宁省大连市境内，主要生产海盐和日晒
盐。该盐场位于黄海之滨，拥有广阔的滩涂资源和较为丰富的地下卤水资源，为盐业生产提供了良好的条件。
任务二 了解海水的主要成分
任务二 了解海水的主要成分
活动四 交流讨论
1、以上这些盐场有利于晒盐的自然条件是什么？
2、晒盐过程中有哪些物态变化？
3、晒盐的过程对你设计海水淡化装置有什么启发？
任务三 设计并制作海水淡化的装置
海水淡化的常用方法
1、冷冻法。冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的同
时盐被分离出去。
2、反渗透法（超过滤法）。利用只允许溶剂透过，不允许溶
质透过的半透膜，将海水中的盐分离出去。
3、蒸馏法。将海水加热产生水蒸气，再将水蒸气遇冷液化变
成蒸馏水。
太阳能蒸馏技术淡化海水原理示意图
任务三 设计并制作海水淡化的装置
学生作品一
蜡烛热源
灯泡容器
抽水机
冷水循环
冷凝器
蒸馏水
自制简易海水淡化蒸馏装置
任务三 设计并制作海水淡化的装置
学生作品二
实验室淡化海水装置
任务三 设计并制作海水淡化的装置
制作海水淡化装置，从加快海水汽化、水蒸气迅速液化、如何收集淡水、材料是否易得、安全和环保等方面进行评价，制作的评价表如下表所示。
评价指标 作品等级 优秀 合格 待改进
制作过程和取材难度
淡化效果和可靠性
成本高低和安全性
评价与改进
任务三 设计并制作海水淡化的装置
任务二 了解海水的主要成分
3. 食盐的主要成分为氯化钠，纯净的氯化钠是无色透明的固
体，熔点是，沸点 ，味咸，易溶于水。氯化钠
大量存在于海水中，可通过蒸发结晶海水来制取氯化钠。下
列说法正确的是( )
B
A. 氯化钠溶于水，这是熔化现象
B. 氯化钠为晶体
C. 利用海水煮盐主要是利用了液化现象
D. 温度为 时，氯化钠为液态
【点拨】熔化是一种物质的物态变化，氯化钠溶于水涉及两
种物质，A错误；氯化钠的熔点是 ，有固定的熔化温
度，是晶体，B正确；利用海水煮盐主要是利用了汽化现象，
C错误；氯化钠的熔点是， 低于其熔点，氯化钠
不会熔化，是固态，D错误。
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4. 小明暑假去旅游，在海边看到人们用海水“晒
盐”，即选取大片的海滩，构建盐田，一段时间后，盐田中的
水逐渐变少，粗盐也就出来了。小明想，如果水能快点变少，
粗盐也就能出得更快。可是水变少的快慢跟哪些因素有关呢？
为此，小明进行了如下探究，在4块相同的玻璃板上各滴一
滴完全相同的酒精，如图A、B、C、D所示，并测出它们变
干所用的时间分别为、、、 。
A
B
C
D
（1）“水变少”的过程其实是物理学中的______（填物态变化
名称）现象。
（2）分析A、B实验，能得出结论：_____________________
__________________________。
汽化
在其他条件相同时，液体的表面积越大，蒸发越快
【点拨】分析A、B实验可知，酒精相同，温度相同，空气流
动的情况也相同，只有酒精的表面积不同，A中酒精变干所用
的时间为，B中酒精变干所用的时间为 ，因此，可
得出结论：在其他条件相同时，液体的表面积越大，蒸发越快。
（3）分析A、D实验，能得出结论：_____________________
__________________________________。
在其他条件相同时，液体表面空气流动速度越快，蒸发越快
【点拨】分析A、D实验可看出，在其他条件（酒精、温度、
液体表面积）相同时，D中液体表面空气流动速度更快，A中
酒精变干所用时间比D中酒精变干所用时间长，可以得出结
论：在其他条件相同时，液体表面空气流动越快，蒸发越快。
（4）结合上述实验现象及数据，猜想一下，海边盐田应尽
可能建在__________________处。
宽阔、向阳和有风
【点拨】根据影响蒸发快慢的因素，要想使蒸发加快，应将海
边盐田尽可能建在宽阔（可增大海水表面积）、向阳
（可提高海水温度）、有风（可加快海水上方空气的流动速度）
处。
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任务三 设计并制作海水淡化装置
5. ［2024·张掖月考］淡水资源缺乏已是一
个世界性的普遍现象，利用太阳能、海水等
资源获得淡水具有重要的战略意义。如图所
示为小明设计的太阳能海水淡化器简易示意
C
A. 先升华后液化 B. 先汽化后凝固
C. 先汽化后液化 D. 先液化后汽化
图，在海水淡化过程中，发生的物态变化是 ( )
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6. 如图所示是利用太阳能
蒸馏技术淡化海水的原理示意图。在
地面上挖一水池，往池内灌海水，完
成设备的安装，即可得到淡水。这是
蒸发
液化
因为阳光照射使池内海水加快______, 形成水蒸气；水蒸气
在塑料膜上______形成水滴。
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7.常用的海水淡化方法有冷冻法、反渗透法和蒸馏法。如图
所示的两种装置中，属于反渗透法装置的是____；蒸馏法淡
化海水的过程为水蒸气淡水，其中 过程会______
热量， 过程会______热量。
乙
吸收
放出
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8. 阅读短文，回答问题。
新的水纯化技术，可以为世界解渴
全世界18亿人常年缺水，如何利用太阳能进行海水淡化，
是人类水资源领域共同关注的焦点。2019年，33岁的南京大学
教授朱嘉及其团队，模仿蘑菇的碳基吸收体，设计制作了集热
蒸发一体化的人工蒸腾器件，如图所示是它的结构示意图。
供水通道利用毛细效应，把水供应到碳基吸收体上，碳
基吸收体具有吸光性强且内部热导很低的特性，使其只能给
界面处的水加热，让水一层一层地蒸发。顶端像蘑菇一样的
伞状结构，增大了水的表面积。这种材料和结构的巧妙设计
使蒸汽转化效率显著提高。在供水通道与海水接触处，团队
受睡莲叶启发，设计了多级结构，成功实现水蒸发后，盐全
部留在容器底部，让水和盐完全分离，保障器件不结垢，能
长期利用。
这项变革性水纯化技术，便携、高效、低成本、无污染，
让太阳能海水淡化技术成功产业化，为世界解渴、造福全人类。
（1）朱嘉及其团队设计的人工蒸腾器件采
用的碳基吸收体具有___________________
_________的特性。这项变革性水纯化技术
的优点是_____________________________。
（两空均写出一条即可）
吸光性强（或内部热导很低）
无污染（或便携、高效、低成本）
（2）通过此器件收集到大量的水蒸气，还要经历______
（填物态变化名称）才能变成淡水，这一过程需要______
（选填“吸热”或“放热”）。
液化
放热
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9.小科设计并制作了如图所示的咸水淡化装置，同时针对该
装置设计了评价表。
咸水淡化装置评价表（节选）
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一：装 置结构 结构完整，有加 热、冷却和收集装 置 结构较完整，缺 少较好的冷却装 置 结构不完
整，有1
处以上缺
失
评价指标 优秀 合格 待改进
指标二：淡 化效果 能从咸水中制得淡 水，速度较快、收 集处的淡水水流连 续且稳定 能从咸水中制得 淡水，但效果不 明显 不能从咸
水中制得
淡水
指标三：？ … … …
续表
（1）易拉罐中的咸水先经
过汽化，后经过______
（填物态变化名称）变成
淡水流入容器。
液化
（2） 根据评价需要，请你再提出一项评价指标：
__________。
节能环保
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