电子学1-空气净化器讲义

小小发明家系列课讲义电子学模块第一讲：空气净化器一、课程目标知识学习目标：1.重点掌握空气的主要成分和用处氮（制造肥料液氮低温氧（呼吸、助燃、二氧化碳光合作用、灭火、其他（水蒸气和稀有气体等）2.重点了解空气净化器的工作原理：电机带动风扇转动，使得空气通过高效空气滤网进行过滤。3.一般了解空气组成各部分成分含量。4.一般了解空气污染物（主要讲解PM2.5、空气污染危害以及防治。探究学习目标：1.通过让空气现身的小游戏，让学生了解到空气是可以感受到的，对空气建立一个认知。2.通过空气里有什么这个实验以及趣味科学故事使学生更清楚的了解空气中的组成成分和特点等。3.通过净水实验演示和互动参与激发学生主动思考和探索，学习掌握空气净化器的原理，体验科学的乐趣。火星盒子制作目标：1.观察和认识空气净化器的组成部分和主要元件2.在教师指导下动手组装完成空气净化器的制作3.学会空气净化器的使用方法和生活应用场景二、课堂组织形式1.组织开放式问题讨论2.问答式课堂互动3.随堂趣味测试题4.融入趣味故事讲解5.设计互动探究实验6.火星盒子制作演示和指导7.课后习题巩固三、课堂准备名称内容来源备注1PPT课件课程全流程演示文稿火星人课件2组装制作说明视频组装制作空气净化器的说明视频火星人备课视频组装流程视频说明3互动实验教具“让空气现身气球书本口哨塑料瓶、注射器、玻璃杯、水盆、纸巾、水“不会湿的纸巾：玻璃杯、纸巾、水盆、水“空气里有什么”系列实验：蜡烛一只、杯子一个、打火机、盘子、水“水的净化：净水器套装、脏水需教师自己准备（详细方法参考火星人备课视频）4学生组装器材及工具火星盒子——空气净化器（每人一套、螺丝刀（每人一套）火星盒子需按学生数量在商城订购；螺丝刀需根据学生数量由教师提前准备。注意事项：火星盒子和螺丝刀提前收好，需要在理论讲解之后，如果在课前即摆在学生面前，会极大分散学生的注意力，不利于理论知识讲解和课堂互动。5课后习题考核本科学习知识点，客观题+主观题本讲义最后部分四、详细上课流程本节课括课热和7步具体：（首先通火星讲解课的故景。（通过提及知谱讲解式回节内容。（）第-5步为论讲解时长需在0分钟内，过证明气存小游戏小实出课程题空通过实验出空大体组成分处引出气成和用处解雾霾生的原和防法学习气净器原理。（）第6步为动手操组装空气净器，师指导维护、保证全，控制在-5分。（）第7步为总结，长为0钟。（）第8步为作业布，把内容延到生。（总时长为120分钟，预留5-10分钟休息时间）上课步骤主要内容注意事项【课堂预热自我介绍+背景引入【对应PPT】火星来信【时长】3min【新学员介绍】如果不是首节课，则不需要完全进行，重点介绍新学员与老学员互相认识，快速融入班级【情景引入】前几天去地球旅行，发现地球的空气好差啊，天都是黄色的，出门必须要戴口罩才行，家里面的空气也变得很差，可是戴口罩真的好闷啊，我可不能在家里一直带着口罩，我都没办法吃东西了，地球朋友们，你们有什么解决的办法吗？【衔接话术】老师：有没有小朋友已经想到好办法了？学生：自由回答老师：出门的话就必须要带口罩了，那么在家里的话，要是能够净化一下家里的空气这样就不用担心呼吸问题了，小朋友们你们的家里有净化空气的东西吗？学生：自由回答老师：空气净化器就是一个可以净化空气的机器，那么我们今天就要制作一个这样的机器。【衔接话术】哎，小朋友们，说到空气，老师一直在想，这看不到（1）不要在课程开始时发给学生盒子器材，会分散学生注意力。（2初步认识产生基本信任感，减少紧张和陌生情绪。摸不到的空气真的存在吗？【第1步】验证空气的存在【对应PPT“让空现身”部分让空气现身”部分【时长】10in【衔接话术】你们能验证一下空气是不是真的存在？老师这里准备了一些材料，看看你们能不能用这些材料就能够证明空气是真的存在的？【实验/游戏】实验一：让空气现身实验材料：气球、书本、口哨、塑料瓶、注射器、玻璃杯、水盆、水实验过程：让学生去用已有的实验材料去自己尝试能不能验证空气是确实存在的。（1“感受空气课本快速翻页产生风吹气球后松手气球飞了、（2“听见”空气：吹空塑料瓶发声、吹口哨、（3“看到”空气：塑料瓶放在水盆中灌水会冒泡、实验注意：1、随手可得的一些生活中的物品都可以用来做实验。2、主要是让学生去做实验，去参与感受整个过程，如果有实验成功的学生，那么要让学生自己总结描述一下实验现象和结果锻炼他们的表达和总结能力。3、在此游戏过程中老师可给予适当提示。【衔接话术】小朋友们都做的很棒，你们都能够有很多想法去进行验证，那么老师也有一个方法，是一个小实验，首先先让你们来试一试，如何让放在杯子里的纸巾没入水中也不会湿？（学生自由发挥，可以让学生尝试一下）【提问】小朋友们都表现的很棒，那老师有一个方法，那我要把这个装了纸巾的杯子倒扣在水底，你们猜纸巾会不会湿？【衔接话术】那么选好了答案就不能变了，我们来一起看一看。【实验/游戏】实验二：不会湿的纸巾实验材料：玻璃杯、纸巾、水盆、水实验步骤：1、首先将纸巾塞到玻璃杯底部，然后将玻璃杯平行的倒扣到水盆里。2、将玻璃杯从水盆底部拿起（平行的，拿出水面。3、将杯口擦干，让小朋友将纸巾取出，观察纸巾有没有变湿。【讲解】总结实验现象纸巾没有湿。【衔接话术】为什么纸巾是干的呢？【讲解】因为杯子中有空气，将杯子扣入水中时有一些空气也被扣在了杯子中，所以保护纸巾，不会湿。【总结】我们可以听到看到感受到空气的存在。用书扇风，吹空塑料瓶，塑料瓶浸入水中会冒气泡都是因为有空气。【第2步】空气的成分【对应PT“空气里有什么？”部分【时长】25in

【衔接话术】我们已经验证了空气确实是存在的了，那么我们空气中有什么呢？我们也没有办法看到他，所以不好判断，我们通过实验来看一看。【实验/游戏】实验三：空气能支持燃烧吗？实验材料：蜡烛一只，杯子一个，打火机实验步骤：将蜡烛点燃，选择一名学生将杯子倒扣住蜡烛，观察蜡烛是否熄灭。实验现象：杯子里面的蜡烛熄灭【提问】蜡烛为什么会熄灭呢?【衔接话术】我们一起看一看杯子里面发生了什么。这样看是看不出来的，那我们可以借助一些别的东西来看看。在刚刚我们“不会湿的纸巾”的实验是将杯子倒扣在水中发现空气存在的。那么如果我将实验放在水中的话，是不是也可以将我们看不到的实验现象变成可见的呢？【实验/游戏】实验四：空气只有一种成分吗？实验材料：蜡烛一只，杯子一个，打火机，盘子，水实验步骤：将蜡烛放在在盘子中，在盘子中加水，将蜡烛点燃，将

实验注意：实验现象让学生来总结。实验四老师需要注意水盆或者盘子都可以，目的是看上去比较明显能够直接看到有水倒吸入杯子杯子扣在蜡烛上，观察实验现象。观察实验现象。中。实验现象：蜡烛熄灭，一部分水被吸到杯子中。【讲解】倒扣的杯子中含有空气，蜡烛可以在杯子中燃烧，但是因为杯子中空气有限，所以燃烧一会儿就灭了。证明了空气可以支持燃烧。扣住燃烧蜡烛的玻璃杯中的水面上升了，但是没有全部将杯子填满，所以说杯子里面还是有一部分空气的，那么我们发现，蜡烛燃烧不会把所有的空气都烧掉，会剩下一部分，那么我们发现空气是一个混合的气体，不是单一成分的，我们根据实验得出：空气就被大体上分为两部分，一部分是支持燃烧的，另一部分是不支持燃烧的。【衔接话术】那么最早在200年前已经有学家发现了这个现象，并且研究出来了两种支持燃烧和不支持燃烧的气体是什么，并且通过实验得出了两种气体分别在空气中的占多少。这个科学家的名字叫做拉瓦锡。【故事】详细故事见附2【随堂小测试】那么刚才提到氮气和氧气，哪个是支持燃烧，哪个是不支持燃烧的呢？【讲解】氧气是支持燃烧的，氮气是不支持燃烧的。【衔接话术】我们通过拉瓦锡的实验知道了空气中是含有氮气和氧气的，后来人们研究发现，空气中还有别的一些气体，我们来看一下。【讲解】氮气是在空气中含量最多的，占了一大半，如果把空气装到瓶子里那么一大部分都是氮气大概能占到这个瓶子的4/5气是含量第二大的大概能占这个瓶子的1/其他还有一些别的气体，比如二氧化碳、水蒸气等，它们都是不支持燃烧的，占的比重就非常的少了。下面我们来一起了解一下空气中的气体。【讲解】首先我们先了解一下占比例最多的气体—氮气。氮气在我们的生活中应用的很多，首先我们非常熟悉的薯片里面就有氮气。用氮气放在包装袋里有很多作用，第一，可以保护食品，防止在运输途中因为挤压而碎掉。第二呢，氮气很懒惰一般不会和别的物质发生反应，所以，放在包装袋里可以防止食物变质，受潮。【提问】小朋友们你们有没有吃过冰淇凌？（学生做答）【讲解老师吃过这样的冰淇（播放图片那么这种冰淇凌是液氮做出来的，什么是液氮呢？在空气中，氮气是以气体的形式存在的，如果你把他变成液体，像水一样，它的温度特别低，可以达到零下200度左右-16°，这个温度太低了可能会导致冻伤，所以我们不能用手直接去接触，平时都是把他存储在大罐子里面的。如果需要的话，就把他倒出来，利用他的超低温，直接让冰淇凌液体结成冰，就有超级美味的冰淇凌啦！【讲解下面到我们的氧气啦氧气刚刚我们已经发现他可以助燃，如果我们在空气中去点燃一根铁丝，肯定是点不着的，但是如果我把这根铁丝放在纯氧中那么他将会燃烧（播放图片那么还有一个非常大的用处就是我们呼吸和生存都需要氧气我们吸进去氧气，吐出来的是二氧化碳。在缺氧的条件下，我们会觉得头昏恶心，充足的氧气就会让我们觉得神清气爽了。【提问】那么氧气这么好，小朋友们我们如果直接生活在纯氧的环境里是不是会更舒服呢？（学生自由回答）【讲解是不可以的这样的话氧太多了刚才我们还说氧气助燃，如果生活中到处都是氧气，只要有一点火花可能就会着火了。并且我们在纯氧环境中呆久了我们也受不了，会氧中毒。所以适量的氧气会让我们的生活很舒适。???? ()? ( )水分，晃动之后产生高压喷射，可以灭火。第二，可乐里含有二氧化碳,能够隔绝空气灭火并且可乐里面的糖分受热也会变得黏黏的，粘在可燃物的表面，阻止可燃物和氧气反应。我们需要注意，如果是家里的油锅着火的话，是不能用可乐或者水去灭火的，需要盖上锅盖，目的是为了阻隔氧气。就像我们的做实验的蜡烛熄灭时一样的，都是因为空气中的氧气燃烧光了，蜡烛就熄灭了。【讲解】除此之外呢，空气中还有很多别的气体，含量特别少，我们叫他稀有气体。这些气体有独特的性质就是通电可以发光，在可以用来制作彩灯。【讲解】空气中还有水蒸气，生活中很多现象都说明了水蒸气的存在，比如打开口的饼干在屋子里放几天就潮了，变软了。这都是水蒸气搞的鬼。【总结】空气是一种混合气体，其中氮气占比重最多，氧气其次，占比最少的是二氧化碳、水蒸气和一些稀有气体。【第3步】空气污染危害【对应PPT“被染的空气—空气污染”部分【衔接话术】小朋友们，我们已经知道了空气中有什么，那你们说空气有颜色吗？（学生回答）【讲解现在呢有些城市的空气却被染上颜色了像图片这（播【时长】15in 放图片）尤其是到了秋冬季节会特别严重。就像小火星家里一样，这就是霾，是一种空气污染（图片展示）【讲解】霾就是空气中会有很多的悬浮颗粒物，这许多小朋友们你们知道霾是怎么形成的吗？空气污染有很多来源主要是汽车尾气，冬季烧煤产生的废气和工业生产排放的废气等。【衔接话术】那么霾不是一种单纯的东西，但是有一种组成成份被认为是造成霾天气“元凶那就是PM25什么是PM2.5呢？我们通过一个视频来了解一下（播放PM2.5的频。【讲解】M25是一种非常小的颗粒物，是空气中直径小于或者等于2.5微米的颗粒物。【提问】这里提到了微米，那小朋友们还记得微米吗？微米是多大还记得吗？【讲解】一微米是把一毫米分成一千分，其中的一份那么大就是一微米。那么PM2.5多小呢？把我们大概缩小一百万倍，我们就成了PM2.5。这种非常小的颗粒物非常厉害，在我们呼吸的过程中，它通过我们的呼吸道，会让我们产生一些呼吸道疾病，同时它能够直接钻到我们的肺里面，由于PM2.5里面很多毒素，所以一旦进入到我们的身体里，就会对我们的身体造成非常多的危害。【第4步】空气污染的治理【对应PPT“守护色天空—空气治理”部分【时长】10min【衔接话术】那么空气污染危害这么大，我们就一定要治理一下空气，守护住蓝色的天空。【提问】小朋友们你们觉得我们能够有什么方法去治理空气污染呢？（学生自由回答）【衔接话术】其实在很多年前，国外就有空气污染。小朋友们知道英国的伦敦还有另外一个名字吗？叫做雾都。在英国当时就发生过特别严重的环境污染事件，我们来一起了解一下（播放视频）【讲解】那我们国家也有比较好的应对策略，我们可以从源头去防御，采取主动出击的方式。比如现在的汽车尾号限行，就是在控制汽车尾气的排放，鼓励开电车。减少煤的使用，使用清洁能源。出门的时候提倡乘坐公共交通工具等防护措施。【讲解】除此之外呢，我们也可以从自身的角度去防护，做一些防护措施，是被动防御的过程。有霾天气出门要戴口罩，在有霾的天气少开窗，在家里面使用空气净化器净化家里的空气，都可以有效的防治空气污染。【第5步】空气净化器的原理【对应PPT“空气化器的原理是什么？”部分【时长】10min

【衔接话术】提到了空气净化器，那么我们今天就要制作一个空气净化器，小火星也可以用空气净化器去净化他们家的空气了。那么空气净化器是怎么把空气变干净的呢？（学生自由回答）【衔接话术】我们用一个净化水的实验来类比一下。【实验/游戏】实验五：水的净化实验材料：净水器套装、脏水实验步骤：1、老师讲解净水器套装内部组要组成物质。2、将脏水倒入净水器中，观察。实验现象：脏水经过滤水器后变得清澈了。【讲解】老师：小朋友们看一下，我的水变干净了，那么水里的脏东西去哪里了呢？学生：脏东西在净水器里面老师：为什么脏东西会被挡住呢？学生：自由回答【总结】净水器可以将大的脏东西挡在净水器外因为净水器的缝隙很小，一些很大的东西并不能通过，所以，净水器里面出来的水就是干净的了，这种方式呢，我们叫做过滤。【讲解】我们的净水器其实和空气净化器非常像，也是把空气中的脏东西过滤掉，这样空气就干净了，那么用什么过滤呢？用我们的空气过滤网这个滤网得名字叫做高效空气滤网他的孔径只有0.3微米，非常非常得小，还记得我们空气中的PM2.5这种有害物质有多小吗？他有2.5微米这么大。那雾霾中的PM2.5跟滤网相比大太多，想要通过滤网，就好像大象要过老鼠洞一样，根本钻不进去，所以我们的过滤网就将空气中的污染物都挡住啦，这个就是我们空气净化器的原理。【第6步】动手制作空气净化器【对应PPT“开始手制作啦”部分【视频辅导】此时可以播放/暂停组装说明视频作为指导。①指导学生打开包装盒，将零件分类摆放整齐在自己前方桌面上。（1）物品摆放不要太靠近自己的身体，否则容易掉在地上.（2）螺丝钉长短不一，要分开放置为避免散乱和掉落也可把螺丝和垫片一直放在袋子内。②讲解各元器件的形状和功能，主要的元器件如下：1.讲解主要元器件时主要讲解空气净化器的工作原理和工作过程:【时长】30-5mina.电机：带动扇叶旋转电机通电后带动扇叶旋转将空气吸入在此过程中空气通过HEPA过滤网，将空气净化，再将净化过的空气排出。b.高效空气滤网：过滤空气注意讲请电路连接的逻辑关系③讲解连线方式，并指导学生完成连接。连线图如下（1底座为电源模块+开关连接电机即可。（2）详细安装步骤参考火星人备课视频。【第7步】课程总结【对应PPT“今天学到了什么？”部分【时长】10in老师根据pt里的识图谱回顾本节课学习过的知识要点，然后带领学生完成课后习题【第8步】课程结束【对应PPT】谢谢页面回家以后，向爸爸妈妈讲述空气净化器原理