1空气的成分（教案）-2024-2025学年五年级上册科学冀人版

1空气的成分 教材分析 空气是人类生产活动的重要资源，它看不见、摸不着，但又不可或缺。学生在前面的学习中已经知道空气占有体积且无色无味，但对于“空气是由什么组成的”“其成分都有哪些应用”等问题则并不清楚，因此具有强烈的好奇心和探索欲。本课主要分为三部分。第一部分情境与问题，通过两张图片，展示了用集气瓶罩住蜡烛前后蜡烛的变化，引出问题：蜡烛为什么会熄灭呢？第二部分探究与发现，主要内容是研究空气的成分。首先，设计用集气瓶扣住水槽内点燃的蜡烛这一实验，通过观察到集气瓶内水平面上升，得出集气瓶内一部分气体因燃烧而减少；通过观察到水面没有上升到集气瓶顶部，知道瓶内还剩余一部分气体。然后，引导学生分析剩下的气体能否支持燃烧，让学生进行第二个实验，将烧着的小木条放进集气瓶中，木条熄灭，由此得出另一部分气体是不支持燃烧的。通过以上实验，能够知道空气中主要有两部分气体，一部分支持燃烧，另一部分不支持燃烧。第三部分应用与拓展，通过学生收集的资料和教材的示例，让学生了解氧气和氮气的用途，认识到人与空气相互影响、相互依存的关系。 学情的分析 通过前面的学习，学生对空气的颜色、状态、气味等特征已经有了一个初步的感知，并且知道空气占有一定空间。学生对空气充满了好奇，同时也具有一定的观察、分析、总结的能力，这为实验探究活动打下了良好基础。本课将引导学生通过实验探究进一步研究空气的成分，让学生知道空气中有氧气和氮气两种主要成分。让学生通过搜集资料、阅读材料，了解氧气和氮气在生活中的用途，进而知道空气与人类生活密切相关。 教学目标 科学知识目标 1．空气是由多种气体混合而成的。 2．空气的主要成分是氧气和氮气。空气中还含有很少量的二氧化碳和水蒸气。 3．列举氧气和氮气在生活中的用途。 科学探究目标 1．通过观察、分析实验现象，推测蜡烛熄灭的原因。 2．通过搜集资料、阅读材料，概括总结空气的成分。 3．通过小组活动进行实验探究，分析总结实验现象并记录。 科学态度目标 1．对研究空气成分有浓厚的兴趣。 2．培养严谨、细致的科学实验探究精神，良好的合作能力和概括总结能力。 科学、技术、社会与环境目标 体会空气在我们生活中的重要作用。 重点难点 重点 1．通过探究空气的主要成分，知道空气主要由氧气和氮气构成。 2．了解氧气和氮气在生活中的应用。 难点 1．通过观察、分析生活中的现象，提出可探究的科学问题。 2．通过小组成员的配合，进行实验，探究证明自己的猜想，概括实验结果。 案例一 教学准备 教师准备 2支蜡烛、木条、玻璃片、集气瓶、水槽等。 学生准备 《学生活动手册》、课下搜集到的资料等。 教学设计 一、创设情境，提出问题 1．播放视频（用集气瓶罩住蜡烛前后蜡烛的变化对比实验），并提问：你观察到了什么现象？ 2．思考：蜡烛为什么会熄灭？蜡烛燃烧是否需要空气？ 设计意图：培养学生认真观察并根据现象提出猜想的能力，为后面的实验打下基础。 二、实验探究，学习新知 1．研究空气的成分。 （1）展示实验方法，并提出问题：蜡烛燃烧是否需要空气？瓶中的空气都在蜡烛燃烧时用完了吗？ （2）分组进行实验，并将实验结果记录在实验记录单上。 （3）分析实验结果： ①集气瓶内水平面上升，说明集气瓶内一部分气体因为燃烧而减少了。 ②水面没有上升到集气瓶顶部，说明集气瓶内还剩余一部分气体。 （4）得出实验结论：空气主要由两部分气体组成，一部分气体支持燃烧，另一部分气体不支持燃烧。 2．小组讨论。 （1）提问：剩余的气体能支持燃烧吗？ （2）探究：将燃着的木条插入装有剩余气体的集气瓶中，同时用玻璃片盖住瓶口。 （3）现象：木条熄灭。 （4）结论：剩下的气体不支持燃烧。 3．阅读资料，概括总结。 阅读“科学在线”，了解到空气是一种混合气体，主要由支持燃烧的氧气（体积约占总体积的21％）和不支持燃烧的氮气（体积约占总体积的78％）组成，此外，空气中还有少量的二氧化碳、水蒸气等其他气体。 设计意图：引导学生通过观察现象得出有价值的问题，并通过实验探究，观察分析、概括总结得出实验结论。以学生活动为主体，教师以问题引导学生的思考和活动。 三、认识氧气和氮气的用途 1．阅读教材，了解氧气和氮气的用途。 2．思考：你还知道它们有哪些用途？ 案例二 教学准备 教师准备 2支 烛、木条、玻璃片、集气瓶、木槽等。 学生准备 《学生活动手册》、课下搜集到的资料等。 教学设计 一、导入商课 1．晴谜语导入。 有一种物质，看不见、摸不着、动物、植物离不了，总在你的身边跑。 同学们，你们知道它是什么吗？ 2．教师演示：点燃两支相同的蜡烛，将其中一支蜡烛用集气瓶取住。 你们观察到了什么现象？蜡烛为什么熄灭了？ 3．请大家和老師一起研究一下，空气里究竟有什么可以帮助燃烧呢？ 设计意图：通过猜迷，联系所学知识，与旧知建立联系，调动学生的学习积极性。通过观察实验现象，提出猜想，培养学生的好奇心，激发学生的探索欲。 二、探究新知 1．验证猜想。 思考：为什么蜡烛熄灭后，集气瓶内的水面会上升？蜡烛熄灭后，集气瓶内气体的成分还和原来一样吗？ （1）分析教材中的实验方法，组织实验。 （2）分小组实验，记录实验现象，并进行分析。 集气瓶内的水平面上升，说明瓶内一部分气体因燃烧而减少。 （3）得出结论。 蜡烛燃烧会消耗氧气，集气瓶内的气体减少，所以集气瓶内的水面会上升。 集气瓶内气体的成分和原来不一样，支持燃烧的氧气减少了，二氧化碳增加了。 讨论：瓶内剩余的气体还能支持燃烧吗？ （1）小组活动：将燃着的木条放进集气瓶，并迅速用玻璃片盖住瓶口，可以观察到木条熄灭。 （2）讨论结果：燃着的木条熄灭，说明剩下的气体不支持燃烧。 2．得出结论：空气是一种混合气体，主要由两部分气体组成，一部分气体支持燃烧，另一部分气体不支持燃烧。 设计意图：以问题引导学生活动，让学生有目的地进 行实验，引导学生合理概括分析实验结果。 3．出示资料，总结概括。 空气是一种混合气体，主要由支持燃烧的氧气（体积约占总体积的21％）和不支持燃烧的氮气（体积约占总体积的78％）组成，此外，空气中还有少量的二氧化碳、水蒸气等其他气体。 教师引导学生概括资料内容，共同完成板书。 设计意图：展示全面详细的资料，引导学生对资料进行分析和概括，主动地梳理知识脉络。 三、活学活用 生活中哪些领域应用了氧气和氮气？ 1．小组之间分享资料，整合手中信息，得出完整的结论。 2．小组代表展示结果。 设计意图：培养学生小组合作学习的能力，以及全面整理并概括资料信息的能力，使学生能在组内形成统一的观点，并能有条理地进行表述。 四、总结回顾 通过本节课的学习，你有什么收获？ 备课资料火罐”的科学原理。 奇的办法，叫做“拔火罐”，你们见没见过？ 2．播放视频，展示拔火罐的过程。 提问：你发现了什么现象？ 3．交流讨论。 讨论：通过今天的学习，你们能用我们所学的知识分析拔火罐的原理吗？ 结论：火罐内的酒精燃烧，消耗掉氧气，皮肤就被吸进火罐内，从而产生“被吸住的感觉”。 4．小贴士：同学们要注意，拔火罐是一种有很大的安全隐患的行为，如果处理不当会造成烧伤、灼伤、火灾等严重的后果。所以，我们不能轻易尝试，要注意保护自身的安全。 2 科学知识聚焦 空气 空气是我们每天都呼吸着的“生命气体”，它分层覆盖在地球表面，透明且无色、无味，它主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和发展有着重要的作用。 空气属于混合物，它主要由氮气、氧气、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）、二氧化碳以及其他物质（如水蒸气、杂质等）组合而成。其中，氮气的体积分数约为78％，氧气的体积分数约为21％，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）的体积分数约为0.934％，二氧化碳的体积分数约为0.04％，其他物质（如水蒸气、杂质等）的体积分数约为0.002％。空气的组成不是固定的，随着高度、气压等条件的改变，空气各成分的比例也会改变。但是长期以来，人们一直认为空气是一种单一的物质，直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了“空气由氧气和氮气组成”的结论。19世纪末，科学家们又通过大量的实验发现，空气里还有氦、氩、氙等稀有气体。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说都是必需的。所有动物都需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。此外，绿色植物还能利用空气中的二氧化碳进行光合作用，而空气几乎是所有植物所需二氧化碳的唯一来源。 拉瓦锡测定空气成分 200多年前，法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。 他把少量汞放在密闭容器中加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了五分之一。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他认为这全部是氮气（拉丁文原意是“不能维持生命”）。 拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再次加热，得到汞和氧气，且氧气的体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。 通过实验，拉瓦锡得出了“空气由氧气和氮气组成，氧气约占空气体积的五分之一”的结论。在测定中，装置中剩余的气体约占空气体积的五分之四，该实验从另一方面说明该气体不能燃烧或不能支持燃烧。 3课后实践活动 ［活动主题］ 测定空气中氧气的比例 ［活动过程］ 1．在水槽中放入适量的水，滴入红墨水。 2．将蜡烛固定在水槽中间，用集气瓶罩住蜡烛，在集气瓶上用笔标注水面的高度。 3．点燃蜡烛并再次用集气瓶罩住。 4．观察水面上升的高度并用笔标注。 5．估算出氧气占瓶中空气的比例。 ［活动总结］ 氧气约占空气体积的五分之一。 教材详解 教材知识延伸 知识点1 空气的成分 空气无色、无味，它是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳以及其他气体和杂质构成的。其中，氮气约占总体积的78％，占空气的绝大多数。其次是氧气，约占总体积的21％。二氧化碳约占总体积的0.04％。但空气的组成也不是固定的，随着气体的压强、环境的变化，空气各成分的比例稍微有所不同。 知识点2 氧气的用途 氧在自然界中分布最广，占地壳质量的48.6％，是丰度最高的元素。氧气可用于烃类的氧化、废水的处理、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供人进行呼吸等。动植物的呼吸和一切氧化过程（包括有机物的腐败）都要消耗氧气。 知识点3 氮气的用途 氮气的化学性质很不活泼，故可用于某些惰性气氛中以进行金属处理，也可用于灯泡中以防止产生电弧。氮可与许多金属结合形成硬氮化物，这些化合物可以用作耐磨金属。钢中的少量氮会抑制高温下的晶粒生长，并且还会提高某些钢的强度，故也可以用于在钢上产生坚硬的表面。氮气可用于制造氨、硝酸、硝酸盐、氰化物等，用来制造炸药、化肥等；可用于填充高温温度计、白炽灯泡等，可形成惰性材料以保存材料，用于干燥箱或手套袋中。此外，在食品冷冻过程中会用到液氮；在实验室中作为冷却剂. 教材问题释疑 1．蜡烛为什么会熄灭呢？ 瓶内的空气不足以支持燃烧了。 2．蜡烛熄灭后，集气瓶中的空气用完了吗？ 蜡烛熄灭，集气瓶内水平面上升，但没有上升到集气瓶顶部，说明瓶内气体没有用完。 3．为什么蜡烛熄灭后集气瓶内的水面会上升？ 蜡烛燃烧会消耗掉氧气，瓶内气体变少，所以水面上升。 4．蜡烛熄灭后，集气瓶内气体的成分还和原来一样吗？ 不一样。支持燃烧的氧气被消耗掉丁，且在燃烧过程中产生了少量二氧化碳，使二氧化碳的含量增加。 5．剩下的气体还能支持燃烧吗？ 不能。 6．燃着的木条熄灭了，这一现象说明了什么？ 燃着的木条熄灭了，说明剩下的气体不能支持燃烧。 7．关于空气的成分我们能够得出什么结论？ 结合各种实验现象，我们可以发现：空气是由多种气体混合而成的，其中一部分气体支持燃烧，而另一部分气体不支持燃烧。 8．空气中的氧气和氮气有哪些用途呢？ 氧气的用途有：潜水员需要携带供氣装置才能潜水，氧炔焰可用于焊接和切割金属，液态氧可用作火箭的助燃剂，炼钢也需要氧气。氮气的用途有：氮气可用于医疗手术，可用于生产氮肥，可用作灯泡填充气，可用于储存食品。 学科网（北京）股份有限公司 $$