資源簡介

質量守恒定律（第1課時）
1、 教學背景分析
【教材分析】質量守恒定律是初中學生接觸的第一個化學定律，并且貫穿于中學的化學學習之中，有著舉足輕重的地位。從該內容的位置來看，它在整個初中教材上起承上啟下的作用：該內容一方面是對前面元素，原子結構、分子、原子，物質的化學變化等知識的升華，另一方面，本節課的內容又為化學反應的表示以及利用化學方程式的計算打基礎，同時，以探究實驗的形式授課，也體現了化學是以實驗為基礎的學科，此外，將以前的定性分析轉變為定量分析，體現化學嚴密的思想。
【學情分析】根據學生的年齡特點，初三的學生對化學的學習還處于啟蒙階段，因此，需要營造活躍的課堂氣氛，激發學生的學習興趣。將化學與生物學科相聯系，用已學過的其他學科的知識解決化學中的問題，給以學生各個學科都是相通的思想。同時，整個實驗探究的過程即是質量守恒定律的發現過程，學生在模擬的發現之旅中得出質量守恒定律，給以學生充足的鼓勵與自信，對于培養學生的敢于質疑、開拓創新的科學精神和嚴謹的科學態度很有幫助，此外，也有利于學生逐步形成終身學習的意識。從生活中事例受啟發，解決問題，讓學生體會到化學就在我們身邊。
在知識與技能方面，學生已經對化學反應的定義有了深刻的了解。學生也已具備一些基本實驗操作的能力，但是對探究實驗的過程和方法還不是很清楚，分析問題，解決問題的能力有待提高。
2、 教學設計方案
【教學目標】
知識與技能：
認識質量守恒定律，能說明化學反應中的質量關系
體驗科學探究的一般方法及步驟
過程與方法：
認識到科學探究實驗對于學習的重要性
提高分析和解決問題的能力
情感、態度與價值觀：
體驗學習的樂趣
培養敢于質疑、開拓創新的精神和嚴謹的科學態度。
【教學重點及難點】
重點：通過實驗探究認識質量守恒定律
難點：探究實驗方案的設計
【教學方法】實驗探究法
三、教學程序設計
【教學設計思路】
以生物學科的“生態系統物質循環”引出“化學反應質量是否相等”的問題，通過波義爾實驗方案的簡述以及得出的“質量不等”的結論，分析結論的可靠性，提出假設，培養學生敢于質疑的精神。通過對波義爾實驗方案漏洞的分析，從生活中事例找靈感，改進實驗探究方案進行實驗，分析得出結論，提高學生提出問題、分析問題、解決問題的能力。繼續化學史中羅蒙諾索夫和拉瓦錫的實驗，得出了同樣的結論，發現了“質量守恒定律”，前后呼應。這與本節課的實驗思路不謀而合，讓學生親身體驗科學發現之旅，增強學生的自信心，逐步形成終身學習的意識。
【教學過程設計】
教學環節 教 師 活 動 學生活動 設計意圖
情景引入 同學們，在生物課上我們學習過：在生態系統中，組成生物體的C、H、O、N、P、S等化學元素，不斷進行著從無機環境到生物群落，又從生物群落回到無機環境的循環過程。生物上將這個過程稱作生態系統的物質循環。在整個生物圈里，物質不管進行怎么的變化，他們的質量都沒有發生變化。現在，我們將目光聚焦到化學反應中來，化學反應前后，反應物與生成物的質量是否也是相等的呢？其實，早在三百多年前，化學家們就對化學反應進行了定量研究。1673年，有一位名叫波義爾的英國化學家就做了這樣的實驗：他在一個密閉的玻璃容器中燃燒金屬，反應后得到了金屬灰，他打開容器蓋稱量金屬灰的質量，結果發現比原金屬的質量增加了。在進行多次實驗都是這樣的結果后，他得出結論：化學反應前后，反應物的質量不等于生成物的質量。 聆聽思考聆聽 從學習過的生物知識入手，將化學與其他學科相聯系，運用類比的思想引出本節課的主題。講述波義爾進行實驗的步驟及得到的結論，為后來的方案分析做鋪墊。
提出問題、進行猜想 那么，我想問一下同學們，你們對波義爾的結論是否認同？我聽到有同學說認同，有同學說不認同。我想問一下說不認同的同學，你們不認同的原因是什么？ 這位同學認為，波義爾雖然是在密閉裝置中進行實驗，但是稱量時又把容器蓋打開，他先后稱量的是反應前金屬的質量，和反應后金屬灰的質量。這個方案可能有些不妥之處。 回答：認同或不認同。回答：波義爾的實驗，反應過程是密閉的，稱量時是打開的，我覺得這個地方有可能導致實驗結果不對。 在前面對波義爾實驗進行講述之后，學生從中找出疑問點，提出問題，培養學生敢于質疑的精神。
現在，讓我們回想一下前面學過的一個反應。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成一種叫做四氧化三鐵的黑色物質。在這個反應中，反應物是鐵和氧氣，生成物是四氧化三鐵。我們將這個反應與波義爾的實驗作比較。波義爾也是燃燒一種金屬，反應后生成了金屬灰。同學們猜測一下，參加反應的是不是只有金屬？很好！金屬在空氣中燃燒，空氣中的主要成分是氮氣，但是氮氣性質穩定，不易與其他物質發生反應。除了氮氣以外，空氣中含量最高的就是氧氣了，我們知道，氧氣有助燃性，所以參加反應很可能是氧氣，但是波義爾有沒有稱量參加反應的氧氣的質量？很好，沒有。他先稱量了金屬的質量，又稱了反應后金屬灰的質量，他將這兩者的質量進行比較，卻忽略了同樣參加反應的氧氣的質量，所以得到的“反應前后質量不等”的結論是不科學的。那么，同學們猜想一下，化學反應前后，反應物與生成物的質量究竟存在什么樣的關系呢？我聽到有同學猜想：化學反應前后，反應物與生成物的質量相等；也有同學猜想：質量不相等。但是要想證實猜想是否正確，仍需要實驗進行論證。 “實踐是檢驗真理的唯一標準”。【板書】猜想：M反=M生 / M反≠M生 思考 在老師的引導下，回想以前學習過的鐵在氧氣燃燒的實驗，結合波義爾的實驗，進行問題的分析。回答：不是，應該還有氧氣。回答：沒有。提出猜想：M反=M生或M反≠M生 與以前學過的實驗相結合，既起到了對學生思路的啟發，也是對以前所學知識的鞏固復習。通過問題的提出，層層遞進，讓學生對波義爾實驗存在的漏洞進行分析，提高學生分析問題的能力。培養學生“實踐是檢驗真理的唯一標準”的意識，提高學生的實驗意識。
制定實驗方案 我們剛才分析了波義爾實驗探究思路存在的漏洞：將反應前后固體的質量進行比較，但沒有將參加反應的氧氣的質量計算在內。那么針對這一問題，我們可以采取什么措施解決呢？下面請同學們分小組討論，得出你們的解決方案。同學們可以與生活相聯系，從生活事例中尋找靈感。非常好，看來這個小組的同學善于觀察生活，他們從生活中煮雞蛋的例子出發：煮雞蛋是化學變化，他們認為化學反應的發生是在由雞蛋殼形成的密閉體系中進行。稱量煮前和煮熟后雞蛋的質量，若質量相等，則說明化學反應前后質量沒有改變。但是雞蛋殼是不是就如我們所想的是密閉的呢？其實，如果我們仔細觀察蛋殼的表面，就會發現表面上有很多很小的氣孔，這些氣孔允許空氣通過。正是因為這些氣孔的存在，才使得小雞在快要孵化出來的時候，可以在雞蛋內正常呼吸。雖然他們舉的例子不夠嚴密，但是，他們由此得出的解決思路：比較反應前后，整個密閉體系的質量，由此判斷化學反應前后，質量是否改變，這一點是非常值得肯定的！讓我們給這組同學以掌聲。還有沒有其他小組有其他方法？那么，我們就沿著這個思路，也跟隨化學家的腳步進行一次科學探究。【板書】制定實驗方案 進行實驗 思考回答：和波義爾一樣，在密閉的容器中反應，但是稱量的是反應前后整個裝置的質量。就像我們家里面煮雞蛋，在煮的這個過程中，雞蛋殼包裹著的里面的蛋清和蛋黃發生化學變化，變成熟雞蛋里固化后的樣子。整個過程都在密閉的雞蛋殼里進行，沒有物質進去，也沒有物出來。如果整個雞蛋煮前和煮熟后質量一樣，就說明化學反應前后質量不發生變化。 讓同學們分小組討論，聯系生活實際，思考解決辦法。再對學生舉例進行嚴密性的分析，拓寬學生知識面，增強學生分析問題、解決問題的能力，培養學生合作學習的意識。
進行實驗 老師今天準備的藥品是我們熟悉的蠟燭。我們學過：蠟燭可以在空氣中燃燒，它與空氣中的氧氣反應生成二氧化碳和水。我請一位同學到講臺上來寫一下這個反應的文字表達式。【板書】蠟燭+氧氣→二氧化碳+水這位同學留步，能和老師一起完成這個實驗嗎？謝謝這位同學！【演示實驗】這個是老師設計的密閉裝置，請這位同學給臺下的同學描述一下這套裝置的構成。很好！外面是一個集氣瓶，集氣瓶口用橡膠塞塞緊，保證裝置氣密性良好，橡膠塞中插了一個燃燒匙，燃燒匙中放有一小截蠟燭。老師先將這套裝置放到天平的左邊，請這位同學觀察，天平平了沒有？下面，老師就要點燃蠟燭，然后放入集氣瓶中反應。請同學們告訴我，這一步的實驗關鍵是什么？ 很好，放入蠟燭要快速，保證蠟燭盡可能的在密閉體系中進行反應，減小實驗誤差。請同學們仔細觀察實驗現象。看到了什么？觀察到蠟燭一會兒熄滅了。為什么燃燒的蠟燭一會就熄滅了呢？沒錯。是因為反應生成了二氧化碳，二氧化碳不支持燃燒，所以隨著二氧化碳的量不斷增多，還有氧氣的量不斷減少，蠟燭就會熄滅。現在，我們在將反應后的裝置放在天平上，請這為同學告訴大家，你看到天平是什么樣的狀態？天平還是平衡的。說明蠟燭燃燒前后，質量不發生改變。 書寫反應的文字表達式：蠟燭+氧氣→二氧化碳+水 觀察，回答：天平平衡。回答：點燃后要快速放入，否則蠟燭有一部分就在體系外消耗了。回答：蠟燭一會兒熄滅了。回答：蠟燭燃燒生成不支持燃燒的二氧化碳，而二氧化碳密度大于空氣，所以隨著蠟燭的燃燒，二氧化碳從集氣瓶底部不斷向上聚集，最后使得蠟燭熄滅。回答：天平還是平衡的。 學生書寫反應的文字表達式：鞏固以前學過的知識。老師與同學共同完成實驗，增強了實驗的參與度，也讓學生近距離觀察實驗現象，使實驗結果的得出順理成章。老師邊演示邊做說明、提問，帶著學生一起實驗，對學生實驗操作的規范性起到了模范作用，同時對學生思維的完善起到了非常重要的作用。
分析得出結論 其實，不僅我們今天蠟燭燃燒的實驗如此，其他的實驗也是這樣的結果，請同學們分組實驗，通過P93方案二，同學們來自己感受一下化學反應前后質量的變化。【提問】鐵釘與硫酸銅反應前后質量是否發生改變呢。那么我們經過分析，可以得出結論：化學反應前后，反應物質量和生成物質量相等。【板書】分析，得出結論：M反=M生 大量實驗證明：參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成的各物質的質量總和，這個規律就叫做質量守恒定律。【板書】質量守恒定律定義：參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成的各物質的質量總和。 分組實驗與老師一同總結質量守恒定律。聆聽，課下驗證。 對實驗結果進行分析總結，得出質量守恒定律的定義。讓學生對前面提出的煮雞蛋的問題課下實驗，看能否驗證質量守恒定律。
遷移應用 請同學們再次分組進行實驗5-1,觀察天平是否平衡。【演示】實驗5-2，比較反應前后的質量。實驗5-1和實驗5-2中第二次稱量的結果與你的預計是否一致？為什么會出現這樣的實驗結果？ 進行實驗討論 從實驗中分析質量守恒定律，并且培養分析實驗的能力
理論分析 為什么物質在發生化學反應前后各物質的質量總和相等呢？請同學們嘗試從化學反應的微觀角度去分析討論。 分析討論 培養學生認識事物本質，分析和解決問題的能力。
化學史啟發 其實，我們今天實驗探究的思路與另一位化學家不謀而合，這位化學家就是俄國的羅蒙諾索夫。他也認為波義爾的實驗不嚴謹，因此，他在1756年的時候又自己做了實驗。他把錫放在密閉的容器里煅燒，錫發生變化，生成白色的氧化錫，但容器和容器里物質的總質量，在煅燒前后并沒有發生變化。他經過反復的實驗，都得到同樣的結果，于是，他認為在化學變化中物質的質量是守恒的，推翻了波義爾的結論。但是這一發現當時并沒有引起科學家的注意，直到1777年法國的拉瓦錫做了同樣的實驗，也得到同樣的結論，這一定律才獲得認可。因此，我們可以發現：科學的道路是曲折的，一個規律的確立需要經過多次嚴謹的實驗論證。而我們需要的就是敢于質疑的精神，以及嚴謹的科學思維和科學態度。我相信，如果我們每一個人都有意識的培養自己的創新意識，那么下一個諾貝爾獎的獲得者就是你！ 聆聽思考 滲透化學史的教育，前后呼應，讓學生了解質量守恒定律的產生過程，重溫歷史，學習科學家敢于質疑、開拓創新的精神，培養學生嚴謹的科學態度。
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