資源簡介

《測定空氣中氧氣的體積分數》教學設計
一、教學任務分析
《測定空氣中氧氣的體積分數》一課是滬教板九年級第一學期化學第二單元第一節“人類賴以生存的空氣”的內容，第一課時介紹了空氣的組成，知道空氣中約含21%的氧氣，主要是解決“空氣中有什么”的問題；第二課時要解決的是“用實驗探究測出氧氣約占空氣體積的五分之一”的問題。本節課是從宏觀的角度認識空氣的成分及含量，為后續“構成物質的微觀粒子”從微觀角度學習物質的構成打下基礎。
空氣對所有的學生來說，都是一種非常熟悉的物質，學生對空氣的組成已有了一定的認識，知道空氣中含有21%（大約為五分之一）的氧氣，但對怎樣測定空氣中氧氣的體積分數沒有深刻的認識。為了培養學生宏觀辨識、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識的化學核心素養，設計了“測定空氣中氧氣的體積分數”一課，旨在提高學生分析問題和解決問題的能力。
二、教學目標
1. 知識與技能
① 知道歷史上測定空氣中氧氣體積分數的科學家拉瓦錫
② 初步理解測定空氣中氧氣的體積分數的實驗原理
2. 過程與方法
在探究紅磷燃燒使密閉容器內氣體壓強變化的過程中，初步學會觀察、分析、歸納的方法，逐步提升宏觀辨識、證據推理、創新意識等化學學科的核心素養
3. 情感態度與價值觀
① 經歷科學探究的過程，初步養成勤于思考、善于探究的習慣
② 閱讀拉瓦錫的鐘罩實驗，體會敢于質疑、百折不撓、堅持不懈、積極進取的科學探究精神
三、重點和難點
教學重點：探究測定空氣中氧氣的體積分數的實驗原理
教學難點：分析物質燃燒使密閉容器氣體壓強的變化、根據實驗現象分析實驗誤差
四、教學用品
媒體：多媒體電腦、PPT課件。
五、教學設計思想
本課設計的內容包括三個方面：一是探尋測定空氣中氧氣體積分數的實驗原理; 二是學生實驗，測定空氣中氧氣的體積分數；三是引導學生分析產生誤差的原因。基本思路是學生通過親身經歷測定空氣中氧氣的體積分數的實驗，體驗知識產生、變化、形成過程，初步學會觀察、分析、歸納的學習方法，獲得有意義的學習經驗。
本節課的教學重點是：探究測定空氣中氧氣的體積分數的實驗原理。教學時首先通過蠟燭燃燒的引入實驗，與學生討論密閉容器內液面上升的原因，為后續測定空氣中氧氣體積分數的實驗做好鋪墊。再通過精心準備的六組裝置不同的紅磷燃燒實驗，充分調動學生的情感、態度、愿望等心理因素，積極參與課堂教學，根據實驗現象，得出了氧氣約占空氣體積的五分之一的結論。
本節課的教學難點是：分析物質燃燒使密閉容器氣體壓強的變化和根據實驗現象分析實驗誤差。教師發現，在教學中實驗原理中抽象的氣壓變化一直是學生理解的難點，所以教師就選用“一段蠟燭”進行教學，讓學生在感知、猜想、質疑、驗證的過程中，體會到了液面上升的體積等于燒杯中氣體減少的體積。通過學生展示組內實驗現象的過程，發現進入瓶中水的體積與理論值存在有出入的情況時，引導學生根據實驗步驟進行分析，在師生、生生互動的基礎上，得出產生實驗誤差的原因，感受科學探究的真諦。
六、教學流程
1. 流程圖
2. 流程說明
[1] 通過學生實驗，體驗物質燃燒消耗氧氣，借助液體的流動感悟密閉容器內氣體壓強的變化。
[2] 探尋測定空氣中氧氣體積分數的實驗原理。
[3] 引導學生根據信息分析選擇除去空氣中氧氣的物質。
[4] 學生實驗，測定空氣中氧氣的體積分數。
[5] 了解科學家發現空氣組成的過程
[6] 引導學生根據實驗步驟分析產生誤差的原因。
[7] 學習小結、結束本課。
七、教學過程
教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖
主題引入 通過上節課內容學習，我們知道空氣中約含有為21%的氧氣，你相信嗎？你想自己動手用實驗的方法自己來測定空氣中氧氣的體積分數嗎。板書：測定空氣中氧氣的體積分數如何進行實驗呢？下面我們先討論一個小實驗，看對測定空氣中氧氣的體積分數有什么啟發？教師手持立有一段蠟燭的培養皿［提問］：如果點燃蠟燭，將燒杯罩在蠟燭火焰的上方，會看到什么現象？為什么會熄滅呢？若在培養皿中先加入水，再點燃蠟燭，再用燒杯罩在火焰上方，又可能會看到什么現象呢？那就請同學們做這個實驗，仔細觀察實驗現象并討論產生這種現象的原因。教師板書：水上升的體積=燒杯中氣體減少的體積=消耗氧氣的體積我們知道蠟燭燃燒是石蠟和氧氣反應教師講解并板書：蠟燭+氧氣 二氧化碳 + 水同學們思考，這些等量關系符合蠟燭燃燒這個實驗嗎？同學們觀察和分析的很好，如果燒杯中氣體減少的體積等于消耗掉氧氣的體積，我們就能通過觀察進入密閉容器中水的體積，知道空氣中氧氣的體積分數了。 學生自由表達回答：熄滅蠟燭燃燒消耗了空氣中的氧氣。燒杯中沒有氧氣了討論：實驗并討論學生匯報：水面上升了。水面上升是因為燒杯內的氣體體積減少了，水上升的體積=燒杯中氣體減少的體積=消耗氧氣的體積這個反應生成了二氧化碳，所以燒杯中氣體減少的體積≠消耗的氧氣的體積。也有可能蠟燭燃燒放出的熱量，使燒杯中的氣體受熱膨脹，也會帶來實驗誤差。 以學生已有的生活經驗和知識結構為基礎，借助學生實驗突破實驗原理中氣壓變化這一難點，使學生分析問題的能力在原有基礎上不斷獲得提高。
新課過程 怎樣改進這個實驗，才能使燒杯中減少氣體的體積等于消耗的氧氣體積呢？同學們分析的很好，實驗室中能提供這幾種物質在空氣中燃燒，根據提供的信息分析，你會選擇哪種物質？為什么？［提供信息］鎂與氧氣的反應、鎂與氮氣的反應、碳與氧氣反應、硫與氧氣反應、紅磷與氧氣反應的文字表達式和生成物的狀態。［板書］二、藥品選擇：紅磷1、只能與空氣中的氧氣反應2、生成物中只能是固體紅磷是紅色粉末狀固體，必須在燃燒匙中燃燒。紅磷燃燒可以在這四套裝置進行實驗，都能達到測定空氣中氧氣體積分數的實驗目的。請觀察比較，這四套裝置的相同點。講解實驗步驟，指導學生根據實驗步驟，（提醒學生實驗步驟中的紅色字是實驗成功的關鍵）進行實驗，測定空氣中氧氣的體積分數，觀察現象并解釋原因。今天我們從觀察蠟燭燃燒的實驗到測定空氣中氧氣的含體積分數用了半個小時。其實在三百多年前，法國化學家拉瓦錫在前人實驗的基礎上設計了一個鐘罩實驗，得出了氧氣約占空氣體積五分之一的結論。請同學們帶著問題閱讀課本P34拓展視野的內容，了解科學家的實驗過程和思維方法。1.他選用何種藥品， 怎么判斷反應發生且完成？ 2.氣體體積減少了多少？為什么會減少？剩余氣體具有什么性質？ 3.鐘罩實驗體現拉瓦錫具有怎樣的精神？ ［講解］你們的實驗是否也能得出類似于拉瓦錫的結論？請同學們觀察自己組的實驗現象，思考根據現象能得出什么結論，與正確的結論（氧氣約占空氣體積的五分之一）相比，你們的實驗是否有誤差，若有誤差，請分析產生誤差的原因。 可以將水換成澄清石灰水，將生成的二氧化碳反應掉或取一種在空氣中燃燒不生成氣體的物質學生：分析選用的物質及選用的原因。都有燃燒匙，都有密閉的容器。學生實驗學生傾聽， 根據問題邊閱讀，邊思考學生展示組內實驗，匯報實驗現象和結果，并進行誤差分析 引導學生分析可燃物的選擇必須滿足的兩個條件1、只能與空氣中的氧氣反應2、生成物中不能有氣體，使學生學會分析問題及解決問題的方法。利用化學史使學生感受科學家敢于質疑、實事求是、積極進取的精神。加強化學史教學，認識化學發展歷程，科學創造發明的艱辛，培養學生科學探究、實事求是的科學態度。提高學生從文本中獲取有用信息的能力及閱讀和表達的能力。引導學生思考并討論實驗產生誤差的原因，培養學生實事求是的科學態度。
本課小結 經過同學們的齊心協力、共同探究，我們能根據實驗原理測定空氣中氧氣的體積分數，在共同努力下也學會了分析實驗誤差的方法，同學們都是好樣的，在學習上只要我們也有科學家們敢于質疑、善于提出問題、不怕困難、堅持真理的精神，我們也一定會像科學們一樣取得成功的，相信自己是最棒的。 學生傾聽 鼓勵學生要善于提出問題、能堅持真理，增強學習的信心。
2. 主要板書
測定空氣中氧氣的含量
一、實驗原理
在密閉容器中，通過化學反應將空氣中的氧氣除去，密閉容器內氣體減少，壓強減小，液體吸入
二、藥品選擇：紅磷
1、只能與空氣中的氧氣反應 2、生成物不能有氣體
三、反應裝置
四、實驗現象
1、紅磷燃燒產生大量白煙
2、打開止水夾后，水進入集氣瓶約占瓶體積的五分之一
五、實驗結論
氧氣約占空氣體積的五分之一
六、誤差分析
1、少于五分之一的原因
2、多于五分之一的原因

七、作業布置
八、教學反思
《測定空氣中氧氣的體積分數》一課的思維含量較大，物質在空氣中燃燒消耗氧氣使密閉容器中氣體壓強變小對學生來說是一個難點，如何處理才能便于學生理解，是我教學設計中首先要考慮的問題，所以就選擇了“一段蠟燭”進行引入，引導學生利用實驗觀察思考：水上升的體積=氣體減少的體積=消耗氧氣的體積是否符合蠟燭燃燒的實驗事實，從而去尋找另一種物質紅磷替代蠟燭及選紅磷的原因，再根據教師提供的多套裝置進行實驗，尋找證據得出氧氣約占空氣體積五分之一的結論，并能根據實驗現象去分析產生誤差的可能原因。
我認為這節課的設計亮點之一是實驗設計，化學學科核心素養之一是科學探究與創新精神，為了培養學生化學學科核心素養，就要舍得花時間讓學生動手實驗，獲得鮮活的體驗，并能根據實驗現象進行推理，得出結論，從而達到形成知識、掌握技能、提升學生分析問題和解決問題的目的。第二點是以問題驅動的形式引導學生閱讀拉瓦錫鐘罩實驗，根據問題尋找有用信息，培養學生閱讀和提取有用信息的能力，同時比較注意安全意識，提醒紅磷燃燒可能出現的問題及處理和措施，在學生回答問題的過程中，引導學生學習拉瓦錫敢于提出問題、善于質疑、堅持不懈的科學精神，從而提升學生的科學素養和人文素養。第三點板書設計，這節課需要體現在黑板上的東西較多，常規的板書方法沒有新意，在組內磨課的過程中，大家建議采用裝置圖放在中間，與它相關的內容排在圖的周圍，更能體現美感。
但這節課的實施的過程中，也出現一些問題，比如學生的展示實驗過程安排的不夠緊湊，使時間分配不夠，誤差分析沒有當堂完成。對學情分析上還有待于改進，如改進裝置中液面的變化，在實驗開始應該指導學生觀察和記錄，以便于與反應后的液面進行對比，得出結論。
1情景1
活動1
3根據信息
確定可燃物
4情境2
6情景3
活動3
5科學家發現
空氣組成分析
7學習小結
2測定空氣中
氧氣含量的原理
活動2

展開更多......

收起↑