初三化學教案空氣的組成

　　一、設計思路

　　空氣是學生在化學課上接觸到的第一種物質，學生們在生活中可以從不同的途徑獲取有關空氣的知識，因此使學生了解“空氣的組成是什麼”不是學習的重點和難點。我們都知道氧氣的發現在化學史和科學史上具有極其重要的地位，不僅因為推翻了錯誤的燃素學說，給整個化學領域造成翻天覆地的變化，還因為研究過程中的實驗方法的多樣性和科學性。因此“空氣”的重要意義在於能夠提供一種化學情境，使學生開始瞭解化學的歷史以及化學作為一個學科的意義，瞭解科學探索的過程，同時受到一些最基本的化學思維方式、實驗方法、探究方法的薰陶並逐步學習這些比知識更鮮活的經驗。

　　本節課的設計思想是在科學史的情境中，讓學生進行探究的學習，培養學生的分析性、實用性、創造性三元思維，同時瞭解人類認識事物的曲折過程以及科學家的探索精神。教學流程是：

　　溫故知新，瞭解空氣重走科學路，探究空氣組成的歷史對空氣組成的實驗設計實踐上升為理論

　　探究是指利用豐富的史料，學生透過閱讀、分析材料初步認識到科學家的實驗模式，提出問題和假設，設計實驗，分析資料，得出結論，體會科學的探究過程，並能夠模仿此過程完成自己對空氣組成的探究實驗、做出報告。

　　二、教案

課題 >	空氣的組成 >	授課人 >	>	學校 >		>
教學目標 >	1、知識與技能 > 透過引導學生分析科學家研究空氣的實驗和自主設計實驗，幫助學生理解定性和定量的概念，理解純淨物和混合物的概念，掌握純淨物和混合物的性質，掌握空氣的組成。 > 2、過程與方法 > 透過分析、對比不同科學家對空氣的研究，讓學生體會科學家的思想並學會科學探究的基本方法，包括控制變數對照實驗的設計方法、定性實驗和定量實驗的設計方法、驗證實驗的設計方法以及比較、分類、歸納和演繹、分析和綜合等基本的邏輯思維方法在化學中的應用，並透過設計實驗驗證空氣的組成親身體驗科學探究的過程。 > 3、情感態度價值觀 > 瞭解人類對事物的曲折的認知過程，認識到科學發現是經過艱難的探索的、任何成功都不是偶然的，培養從前人經驗中獲得知識、方法和經驗教訓的興趣和願望，體會科學發展和科學研究的'重要性 >
重點和難點 >	1．透過分析、對比不同科學家對空氣的研究，讓學生體會科學家的思想並學會科學探究的基本方法 > 2．應用前人的經驗，設計實驗驗證空氣的組成。 >
教學方法 >	情境教學法、“探究的探究”教學法、實驗法、小組合作學習教學法 >
儀器、藥品 >	集氣瓶、橡膠塞、燃燒匙、燒杯、導氣管、止水夾、火柴、氣球、塑膠瓶、試管、水杯、紙團；木炭、硫磺、紅磷、鐵絲、蠟燭等 >
教師活動 >				學生活動 >			設計意圖 >
匯入溫故知新，瞭解空氣。 > 情境：錄象《人與自然》片段 > 問題：我們知道沒有空氣就沒有人類，也沒有生機勃勃的地球，請大家說說你所認識的空氣 > 小結：（板書） > 1．空氣是一種無色無味、難溶於水的氣體。 > 2．空氣的成分按體積計算，大約是：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0.03%。 > 講故事：我們對於空氣已經瞭如指掌了，現在我給大家講一個笑話。 > 一位化學老師在自己的朋友面前大談氧氣的發現。這位老師說：“氧氣是在18世紀才被發現的……”老師的朋友說：“既然這樣，在此之前，人呼吸什麼呢？” > 問題：大家為什麼覺得這位老師的朋友很可笑呢？ > 過渡：我們現在所知道的關於空氣的這點看起來很簡單的知識，但事實上是經過許多科學家經過幾百年的研究才獲得的。 >				發言： > 1． 1.空氣由氮氣和氧氣組成的，氧氣佔1/5 > 2.空氣是無色、無味的氣體。 > > > > 議論：空氣原本就存在，只是人們沒發現，而不是人們沒發現之前，空氣就不存在。 >			使用頭腦風暴法調動學生回憶已有的有關空氣的知識，擴充學生對於空氣組成和性質的知識。 >
重走科學路，空探究氣組成的歷史 > 情境：動畫《拉瓦錫的實驗》（旁白：二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分。他把少量汞放在密閉容器裡連續加熱12天，發現有一部分銀白色的液態汞變成了紅色粉末，同時容器裡的空氣的體積差不多減少了1/5。他研究了剩餘的氣體，發現這部分氣體既不能供給呼吸，又不能支援燃燒。 > 拉瓦錫又把紅色粉末收集起來，放在另一個容器內加強熱，得到了汞和可供給呼吸、可助燃的氣體。 > 透過這些實驗，拉瓦錫得出空氣是由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約佔空氣總體積的1/5。） > 問題：“拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的成分”，是否只有拉瓦錫在研究空氣，並且在十二天之內就研究成功了呢？ >				閱讀資料，組內討論，分別彙報本組的想法和結論，並相互補充。分析並推測出表格空白的地方應該填寫什麼？（見表1） > >			透過抓取和多角度分析科學家實驗的細節，探究其中的科學方法，培養學生的分析思維。透過對科學史的研究，瞭解化學的生動具體的創造過程認識到任何重要的定理，都是前人透過實踐認識到實踐，多次反覆甚至多次失敗，最後才得出的結果。 >
表1： >科學家功績實驗和現象你的結論伽利略（義大利）利用氣泵使一個玻璃球灌足了空氣，然後用天平稱出它的重量；再把玻璃球下的活塞開啟，發現玻璃球變輕了。托里拆利（伽利略的學生）在一端封閉的長玻璃管中裝滿了水銀，讓開口的一端朝下插入裝了一半水銀的玻璃容器中，水銀面的高度恰好是760毫米。梅猷（英國）1674年點燃的蠟燭放在一塊木板上，木板位於水面之上，然後用一個玻璃鐘罩扣住蠟燭和水面。發現蠟燭在燃燒時，鐘罩內的水面逐漸上升，最後，蠟燭火焰熄滅了，水面之上還存在一個大的空間。將一隻白鼠裝進另一個同樣的裝置內。發現隨著白鼠呼吸時間的增長，水面在逐漸上升，到了最後水面再上升，而白鼠也就死亡了。把燃著的蠟燭和白鼠同時裝進這樣的裝置內。現象：盧瑟福1772年把老鼠放在密閉器皿裡，等到老鼠被悶死以後，再用氫氧化鉀溶液除去氣體中的二氧化碳；接著他又在老鼠已經不能生存的那種空氣裡放進一支點燃的蠟燭，發現它仍能繼續燃燒片刻；等到蠟燭熄滅後，又放進一小粒白磷，白磷仍能在其中自燃。在密閉器皿中用燃燒白磷的方法將空氣中助燃成分除去，所得到的剩餘氣體完全不能維持老鼠和麻雀的生命。舍勒（瑞典）1773年把硝酸鉀放在曲頸甑中，曲頸甑的出口與一個膀胱做的氣球相連。將曲頸甑放在爐火中加熱，氣球真的被一種氣體充滿了。把點燃的蠟燭放到氣體中，氣體燃燒得更猛烈了，放出耀眼的火光。將硝酸銀、硝酸汞、氧氧化x軟錳礦（二氧化錳）放在曲頸甑中加熱，得到了同樣的現象。普里斯特利1774年用聚焦的太陽光來加熱紅色的氧氧化x氣體產生，把點燃的幹木條放入這種氣體中，木條燃燒放出刺眼的光，老鼠放入這種氣體中，老鼠過得非常舒服。他吸過這種氣體以後，身心一直覺得非常舒暢。 >
講解：同學們對科學家的研究都進行了自己的評價，並從科學家的實驗中獲得了一些啟示和結論，現在我們就一起來看一看科學家們分別從自己的實驗中獲得了什麼，以及科學史對他們的評價。 > 投影：如表2 >					觀看投影，對比自己與科學家的結論。 >
表2 >科學家科學家的結論功績給我們的啟示伽利略空氣是有重量的證明空氣的存在，空氣是一種物質。物質是有質量和壓力的。托里拆利空氣是一種物質，空氣有壓力梅猷玻璃鐘罩內的物體X同時被燭火燃燒和白鼠呼吸所消耗。證明空氣的作用是助燃和助呼吸。對比實驗方法、空白實驗方法、控制變數實驗方法。盧瑟福空氣中助燃的成分很難完全除盡。把剩餘的不能維持生命的氣體稱為“濁氣”發現氮氣能將空氣中氧氣完全除去的物質是白磷。舍勒稱助燃的氣體為“火空氣”製得氧氣並研究了其性質。遺憾！他們二人都是燃素學說的忠實信徒，絕不肯對其產生一絲一毫的懷疑。美國科學家韋克斯說“普利斯特利是氧的父親，但他至死也不承認自己的兒子。”普里斯特利他告訴拉瓦錫發現和製得了一種助燃和助呼吸的氣體，這種氣體的助燃能力比空氣強得多。拉瓦錫在大氣（指空氣）中並不是所有的空氣（指氣體）都可以呼吸，只有金屬焙燒時，與金屬化合的那部分空氣才是合乎衛生的（指氧氣可供呼吸），另一部分空氣不能維持生命和助燃。認為他和舍勒、普里斯特利製得的氣體是一種新化學元素，在1777年定名為oxygene。確定了空氣的組成。 >
學生對空氣組成的實驗探究。 > 問題：我們回顧了空氣探索的艱難。現在請大家想想拉瓦錫比其他人高明在什麼地方？在探索空氣的過程中最艱難的是什麼？ > 小結：（板書） > 1．純淨物：只由一種物質組成是純淨物。純淨物可以用專門的化學符號表示。如氧氣O₂，氮氣N₂ > 2．混合物：由兩種或多種物質混合而成的，這些物質之間沒有發生反應，各自保持各自的性質。如空氣。 > 鼓勁：同學們是否想自己親自來探索一下看不見、摸不著的空氣？ > 情境：設計實驗 > 1、證明空氣的存在；2、確定空氣的組成。 > 集氣瓶、橡膠塞、燃燒匙、燒杯、導氣管、止水夾、火柴、氣球、塑膠瓶、試管、水杯、紙團；木炭、硫磺、紅磷、鐵絲、蠟燭（若需其他儀器和藥品，請提出） > >		發言：拉瓦錫的高明在於做了一個逆向實驗，證明了氧化x分解的氣體存在於空氣中，還在於他總結了前人的所有了發現，而且測定了準確組成——氧氣佔空氣大約1/5。（教師：也就是說其他人所進行的測定是定性的，即知道是什麼，而拉瓦錫進行的是定量的測定，不但知道是什麼，而且要知道有多少） > 發言：拉瓦錫最高明的是他不相信空氣“只有一種氣體”組成，不相信燃素學說，這應該是探索空氣中最艱難的。（教師：也就是說空氣是純淨物還是混合物，是研究的關鍵） > 分小組討論方案： > > 1、塑膠瓶口上套氣球，捏塑膠瓶，氣球鼓 > 2、試管連線單孔塞和導氣管，導氣管另一端放入水槽，手捂試管，水槽中有氣泡。 > 3、團一個紙團塞到水杯裡，向下插入水槽裡，再迅速拿出，紙不溼 > > 梅猷的實驗，提示學生選擇儀器，並組裝。 > > 盧瑟福的實驗，提示學生選擇白磷作為將氧氣消耗完全的藥品，但教師沒有提供白磷，所以不同組有不同的選擇。 > 實驗：檢驗自己的設計 >					> 應用從科學史中所獲得的啟示解決問題，建構自己的知識體系，培養學生的實用思維。 >
學生的實踐上升為理論 > 問題：1、我們的實驗中，為什麼氣體減少的體積不等於1/5？ > 2、剩餘的氣體是否都是氮氣？ > 3、實驗中空氣表現出了哪些性質，是哪種物質的性質？ >		作業1：完成空氣存在和組成的探究報告 > 作業2：設計實驗研究氮氣和氧氣的性質，並推測氮氣和氧氣的性質，根據氮氣和氧氣的性質得出用途。 > 作業3：科學家們發現土衛六與40億年前的地球很相似，土衛六也擁有大氣，如果你是科學家，打算怎樣研究土衛六的大氣？ >					完善自己的知識體系，培養學生分析思維。 > 將學習到的經驗應用於未知事物的探索，為學生的創造提供空間。 >
板書設計 > 課題1 空氣 > 一、空氣 > 1．性質：空氣是一種無色無味、難溶於水的氣體。 > 2．組成：按體積計算，大約是：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0.03%。 > 3．純淨物和混合物 > （1）純淨物：只由一種物質組成是純淨物。純淨物可以用專門的化學符號表示。如氧氣O₂，氮氣N₂ > （2）混合物：由兩種或多種物質混合而成的，這些物質之間沒有發生反應，各自保持各自的性質。如空氣。 >