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2019-2020年九年級化學上冊 空氣教學設計 新人教版 一、教學設計思路 【教材分析】 本課為第二單元課題1空氣第一課時的教學內(nèi)容。要求學生通過對空氣成分的探究，了解空氣的組成。 教學重點：空氣的組成、空氣中氧氣含量的測定實驗。 教學難點：空氣中氧氣含量的測定實驗。 【教學理念】 本課題主要采用問題探究來設計教學，始終貫穿“設置主題──分析思考──實驗探究──總結(jié)交流”的教學流程，積極引導學生進行自主學習、合作學習和探究學習，努力培養(yǎng)學生的動手能力和探索精神。 【教學流程】 引入課題→探究1：證明空氣的存在→探究2：探討空氣成分（包括：空氣中有哪些物質(zhì)；科學家探索空氣成分的歷史與評價等）→探究3：測定空氣中氧氣的含量→探究4：測定空氣中氧氣的含量的藥品選擇及量化測定。 【教法探討】 首先通過猜謎的形式引入課題，使學生興趣盎然地進入教學情景。 指導學生閱讀拉瓦錫探究空氣的實驗，以期達到以下目的： ①培養(yǎng)學生的自學能力； ②通過科學家實事求是的科學態(tài)度和嚴謹?shù)淖黠L，培養(yǎng)學生的科學探究精神； ③初步了解空氣的主要成分； ④初步了解拉瓦錫的實驗原理，啟發(fā)學生理解空氣中氧氣含量測定的實驗原理。 對于教材上的實驗（如圖），教師要進行實驗演示： 在實驗過程中，教師要適時地向?qū)W生提問，設置懸念讓學生思考、做出假設或得出結(jié)論。如： ①實驗過程中可觀察到有哪些現(xiàn)象？ ②為什么打開止水夾后燒杯中的水就會進入廣口瓶中？ ③進入到廣口瓶中的水的體積相當于原廣口瓶中哪種氣體的體積？ ④通過該實驗，可以得出什么結(jié)論？ ⑤完成該實驗有哪些注意事項？ ⑥實驗過程的誤差分析等等。 在上述問題中，大多數(shù)學生對問題③的理解可能有困難，本人設計了一個簡單的學生實驗（如右圖），就很好地將這一難點突破了。 對于問題⑥的誤差分析，教師可以引導學生自主分析，得出產(chǎn)生誤差可能有以下原因： ①裝置氣密性不好；②紅磷不足，沒有把氧氣耗盡；③沒有等到集氣瓶冷卻就打開止水夾；④導氣管的體積被忽略不計了，同時教師進一步引導學生：還有一個主要誤差是來自于燃燒方式本身。因空氣里的氧氣在耗盡前燃燒就會停止。關于燃燒停止后剩余氣體里有無殘余氧氣（這一點有的學生也想得到）；剩余混合氣體里氧氣比例小到什么程度時燃燒就會停止，這一點可作為研究性學習課題，留待課后安排學生作進一步探究。 教材里已有的實驗設計，由于不能準確度量集氣瓶內(nèi)空氣的實有體積等原因而存在不足之處。根據(jù)學生對上述實驗原理的理解，適時地提出新的問題： 問題設置：利用下圖實驗裝置（廣口瓶的容積約為400 mL），再提供10 mL量筒、100 mL量筒、500 mL量筒，以及紅磷和木炭兩種固體物質(zhì)供選用。怎樣較準確地測定空氣中氧氣的體積分數(shù)？ 思維風暴：引導學生討論如何解決下述問題： ①實驗前怎樣準確測定廣口瓶內(nèi)空氣的體積？ ②實驗后怎樣準確測定進入廣口瓶中水的體積（即氧氣的體積）？ 實驗探索：指導學生分組進行實驗，甲組選用紅磷、乙組選用木炭進行實驗。 再通過對實驗過程中出現(xiàn)的情況，適時引導學生進行分析，以提高學生分析問題的能力。 通過上述實驗的探究過程，能充分調(diào)動學生的積極性，鍛煉學生的實驗設計能力，達到實驗教學的真正目的。 二、教案 課 題課題1 空氣第1課時 授課人 明海 學 校 長沙市長郡中學 教學目標 知識與技能 1.認識身邊最常見的物質(zhì)──空氣，并了解空氣的組成； 2.能從生活經(jīng)驗出發(fā)，對空氣的成分進行合理的推測，并能利用教師提供的簡單儀器和藥品，對空氣的成分進行科學的探究。在探究過程中初步學會簡單的實驗設計、學會觀察實驗現(xiàn)象并加以描述，對相關實驗現(xiàn)象能給出合理的解釋。 過程與方法 1.認識科學探究的意義和基本方法，在進行“空氣中氧氣含量測定實驗”的探究過程中，能提出問題，并設計簡單實驗解決問題； 2.初步學會用觀察、實驗的方法獲取信息，并從實驗信息中得出科學的結(jié)論； 3.在探究過程中，能主動與人交流、討論，清晰的表達自己的觀點，逐步形成良好的學習習慣和科學的學習方法。 情感態(tài)度與價值觀 1.保持對生活和自然界中化學現(xiàn)象的好奇心和強烈的探索欲，進一步發(fā)展對化學學習的興趣； 2.初步樹立科學的物質(zhì)觀，科學的看待科學家的實驗過程及結(jié)論； 3.逐步樹立珍惜資源、愛護環(huán)境、合理使用化學物質(zhì)的觀念； 4.發(fā)展善于合作、勤于思考、勇于實踐的科學精神。 重點 空氣的組成，空氣中氧氣含量的測定。 難點 通過實驗探究空氣的組成。 教學方法 講演法、自學指導法、分組實驗法、討論法等多種教學方法 儀器、藥品 測定空氣成分的實驗裝置、500 mL量筒、100 mL量筒、10 mL量筒、500 mL燒杯、紅磷、水、火柴?！? 教師活動 學生活動 設計意圖 [新課導入] 猜謎語：“看不見，摸不著，沒有顏色沒味道，你的身邊常圍繞……”。該謎語的謎底是什么？ （展示一只空燒杯）燒杯中有什么？ 今天，我們一起進一步認識空氣。 一、空氣的組成 頭腦風暴：你對空氣知道多少？請同學們盡可能多地提出有關空氣的問題。 學生可能提出的問題：①為什么空氣看不見而又摸不著？②怎么證明空氣確實存在？③空氣由什么物質(zhì)組成？④空氣是由一種物質(zhì)組成的？還是由多種物質(zhì)組成的？⑤如果空氣是有多種物質(zhì)組成的，那么這些物質(zhì)是什么？其含量是多少？⑥為什么風景區(qū)的空氣比較清新，而一些大城市特別是一些大工業(yè)城市的空氣質(zhì)量比較差？⑦為什么有的物質(zhì)在空氣中燃燒？…… （在學生描述提出的問題時，及時對不規(guī)范的語言加以更正） 教師引導：今天，我們將一起探究空氣的成分。主要解決你們提出的下列問題：②怎么證明空氣確實存在？③空氣由什么物質(zhì)組成？④空氣是由一種物質(zhì)組成的？還是由多種物質(zhì)組成的？⑤如果空氣是有多種物質(zhì)組成的，那么這些物質(zhì)是什么？又分別有多少？ 【實驗探究1】想一想，根據(jù)你日常生活中的經(jīng)驗，還有哪些辦法能證明空氣確實存在？請同學們設計一個簡單的實驗，證明空氣的存在。 設計方案： 提供學生水槽（裝有大半槽水）、小燒杯、一杯飲料（配吸管）及其他儀器若干，引導學生設計方案，并進行交流，比較各種方案的優(yōu)缺點，再確定比較好的方案進行實驗。 學生一般能提出的簡易方案可能有上圖所示的幾種。 實驗驗證：指導學生完成實驗。 獲取結(jié)論：空氣是客觀存在的。 學生思考并回答 學生討論，交流，再描述提出的問題 學生分組討論、交流，比較各種方案的優(yōu)缺點， 學生進行實驗，對實驗的現(xiàn)象加以描述，并做出結(jié)論。 以有關空氣的故事或有關空氣的趣味實驗導入，迅速拉近學生與化學的距離，產(chǎn)生對化學的親近感。 以頭腦風暴的探索形式，激發(fā)學生的問題意識，培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維。 設疑，激發(fā)起學生的學習興趣。 培養(yǎng)學生的團隊合作精神及對實驗設計的評價能力 【實驗探究2】空氣的成分 主題設置：我們生活的環(huán)境中有空氣，人類的生活離不開空氣，空氣是一種重要的自然資源。那么空氣是由什么組成的？它是由一種物質(zhì)組成的？還是由多種物質(zhì)組成的？如果空氣是由多種物質(zhì)組成的，則空氣中含有哪些物質(zhì)？ 提出假設：學生根據(jù)生活經(jīng)驗提出空氣是由多種物質(zhì)組成的假設。 收集證據(jù)：根據(jù)已有知識，聯(lián)系生活經(jīng)驗，收集到的證據(jù)可能有：①動物進行呼吸作用需要氧氣，并放出二氧化碳；②植物進行光合作用要吸收水和二氧化碳，并放出氧氣；③煤等燃料燃燒需要消耗氧氣并放出二氧化碳；④夏天，從冰箱里拿出冰礦泉水，片刻后，礦泉水瓶外壁就會有水珠凝結(jié)；⑤酥脆的餅干在空氣中長時間放置會受潮變軟…… 做出結(jié)論：空氣中含有氧氣、二氧化碳、水蒸氣和其他雜質(zhì)（如塵埃）等多種物質(zhì)。 思維延伸：空氣中還有其他成分嗎？ 自主學習：引導學生學習科學家對空氣成分的研究過程。 1、通過對拉瓦錫研究空氣成分的實驗過程，你有何感想？ 2、拉瓦錫通過這一實驗得出了什么結(jié)論？ 3、拉瓦錫得出的結(jié)論有無不足? 開拓視野：稀有氣體的發(fā)現(xiàn)史。 獲得結(jié)論：空氣中含有氧氣、氮氣、稀有氣體、二氧化碳等多種成分。 根據(jù)已有知識，聯(lián)系生活經(jīng)驗，收集證據(jù)，進行歸納并得出結(jié)論 學生自主學習拉瓦錫探究空氣成分的實驗 1.了解拉瓦錫研究空氣的實驗所表現(xiàn)的科學態(tài)度 2.了解拉瓦錫得出的“空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣體積的1/5”的結(jié)論，體會其實驗原理 3.了解空氣中還有各種稀有氣體等其他成分，認識拉瓦錫的結(jié)論中的不足 培養(yǎng)學生自主學習的能力 1.培養(yǎng)學生的科學探究精神 2.使學生初步了解空氣的主要成分。 3.告誡學生不迷信權(quán)威，樹立“學無止境”的思想。 利用化學史進行嚴肅認真，敢于創(chuàng)新的優(yōu)良品質(zhì)的教育。 【實驗探究3】空氣中氧氣含量的測定 主題設置：大家對空氣的認識主要來自生活常識，空氣中還有其他的成分嗎？空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體的含量又分別是多少呢？能否測定出廣口瓶中氧氣的體積？ 設計方案： ①想辦法把氧氣拿出來，直接測氧氣的體積； ②換一個礦泉水瓶子，再想辦法把瓶內(nèi)的氧氣消耗掉，看瓶子變癟了多少； ③利用拉瓦錫的實驗方法再進行實驗； ………… 教師引導：給出如下圖所示裝置，讓一學生吸氣，并觀察現(xiàn)象。 思維遷移：仿照此實驗，提供如下圖的實驗裝置及紅磷，我們能否利用它來測定氧氣體積呢？ 實驗探索：指導學生完成實驗2-1，觀察現(xiàn)象并思考： 1.（如上圖）向集氣瓶內(nèi)裝入少量水，并作上記號d。并將廣口瓶從b－d處分為五等分，做好記號。 2.向燃燒匙中加入稍過量的紅磷，關閉c處的止水夾后，點燃紅磷，立即伸入瓶中，并塞緊。 3.提示學生觀察紅磷燃燒現(xiàn)象。 4.冷卻后，打開止水夾，再由學生觀察現(xiàn)象。 5.進入廣口瓶中的水的體積相當于原廣口瓶內(nèi)空氣中哪種氣體的體積？ 學生討論。 學生在老師引導下進行實驗，并解釋實驗原理 【學生思考】水為何會進入集氣瓶中，進入集氣瓶中的水的體積取決于誰的體積？ 學生分組討論，并報告討論結(jié)果。 學生觀察紅磷燃燒的現(xiàn)象：紅磷燃燒時產(chǎn)生黃色火焰，放出大量熱量，并有大量白煙，最終燃燒停止。 學生觀察：打開止水夾后，燒杯中的水進入廣口瓶中，約占紅磷燃燒前瓶中空氣體積的1/5。 學生分組討論后，各組派代表回答。 通過實驗增強感性認識，解決學生的疑難 培養(yǎng)觀察能力及思考能力 培養(yǎng)分析能力及團隊合作精神，增進學生間友誼和凝聚力 科學分析： 指導學生通過自主閱讀，明確： ①上述實驗中，紅磷燃燒時與廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣發(fā)生了反應，生成了叫做五氧化二磷的固體。上述實驗中的大量白煙就是生成的五氧化二磷的固體，該固體沉降后溶解于水中。因此白煙最終消失。 ②打開止水夾后，燒杯中的水進入廣口瓶的原因。 ③進入廣口瓶中的水的體積相當于原廣口瓶內(nèi)空氣中哪種氣體的體積？空氣中氧氣的體積分數(shù)約為多少？ ④廣口瓶內(nèi)余下的氣體主要是什么？它有何性質(zhì)？ 探索交流：引導學生對實驗中的問題進行交流。 形成結(jié)論： a.由于過量的紅磷燃燒時耗盡了廣口瓶內(nèi)空氣中的氧氣，使瓶內(nèi)氣體減少，壓強降低，打開止水夾后，燒杯中的水就會進入瓶中。而且廣口瓶內(nèi)氧氣被消耗多少，進入瓶中的水就有多少。因此，從燒杯中進入廣口瓶的水的體積就相當于原瓶內(nèi)空氣中氧氣的體積。 b.氧氣約占空氣總體積的1/5。 c.廣口瓶內(nèi)余下的氣體主要是氮氣，它不能支持燃燒。 做這個實驗時如果①裝置氣密性不好；②紅磷不足，沒有把氧氣耗盡；③沒有等到冷卻就打開止水夾，那又會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果呢？ 思維點撥：完成這個實驗的關鍵是：紅磷的用量要充足，要保證能夠?qū)⑵績?nèi)氧氣耗盡；整個裝置氣密性要好，不能漏氣；要注意待集氣瓶冷卻至室溫時再打開止水夾。 反思與評價：按上述方法測定空氣中氧氣的含量，你認為還有何不足？紅磷可否用木炭等其他物質(zhì)代替？ 學生體會實驗原理并從中得出正確的實驗結(jié)論。 學生再次進行討論并得出結(jié)論。 學生討論后得出：上述體積是估算的，存在較大誤差。 培養(yǎng)學生的表達能力，在交流中取長補短。 激發(fā)學生的探究欲。 培養(yǎng)學生對實驗的評價能力。 【實驗探究4】測定空氣中氧氣的含量的藥品選擇及量化測定 提出假設：藥品可以用其他物質(zhì)（如木炭、硫等）代替。 教師提供：右圖裝置（廣口瓶容積約為400 mL）、10 mL量筒、100 mL量筒、500 mL量筒，以及水、紅磷和木炭等儀器和藥品 方案設計：指導并啟發(fā)學生設計較準確地測定空氣中氧氣的體積分數(shù)的實驗裝置及活動方案 引導學生討論應解決的問題： ①實驗前怎樣準確測定圖2-3丁中廣口瓶內(nèi)空氣的體積？ ②實驗后怎樣準確測定圖2-3丁中進入廣口瓶中水的體積（即氧氣的體積）？ 實驗探究：指導學生分組進行實驗：甲組選用紅磷、乙組選用木炭進行實驗，并作好數(shù)據(jù)處理。 學生經(jīng)討論后提出對應的方案： ①將水注入廣口瓶至圖中b處，再全部倒入到500mL量筒中； ②將進入廣口瓶中的水全部倒入到100 mL量筒中。 學生再進行實驗測定。 學生將實驗過程中獲得的數(shù)據(jù)填入表中。 掀起高潮，進一步激發(fā)學生的探究欲。 培養(yǎng)學生的實驗設計、操作、數(shù)據(jù)處理等綜合能力。 現(xiàn)象與解釋：針對甲組實驗基本成功，而乙組實驗完全失?。械乃旧蠜]有進入廣口瓶中），引導學生進行討論乙組實驗失敗的原因 在學生討論遇到困難時老師提示：木炭燃燒時生成了二氧化碳氣體。 結(jié)論與反思：上述實驗中，廣口瓶中的固體應選擇什么樣的可燃物？ 總結(jié)與交流：引導學生對利用上述裝置測定空氣中氧氣的含量時的注意事項進行交流與總結(jié)：①裝置氣密性要良好；②實驗應選用反應后不生成氣體的物質(zhì)（如紅磷）；③紅磷要稍過量，以耗盡廣口瓶中的氧氣；④應等裝置冷卻到室溫后再打開止水夾。等等。 學生討論，總結(jié)出乙組失敗的原因：木炭燃燒后生成的是氣體，使得廣口瓶中的氣體沒有減少，壓強沒有降低，燒杯中的水就不會進入廣口瓶中。 學生作出結(jié)論：不能用燃燒后產(chǎn)生氣體的可燃物。學生交流實驗心得 激發(fā)學生的求知欲望。 【小結(jié)】 ①空氣不是單一成分的物質(zhì)； ②空氣中有1/5體積的氧氣，剩余氣體不支持燃燒； ③空氣的組成（強調(diào)體積分數(shù)）。 學生閱讀教材：空氣成分氮氣 78% 氧氣 21% 稀有氣體 0.94% 二氧化碳 0.03% 其他氣體和雜質(zhì)0.03%。 增強記憶。 【總結(jié)】 1.空氣中氧氣的含量測定實驗及注意事項；2.空氣的組成。 回憶實驗，歸納結(jié)論。 了解重點知識及學習要求。