第四节 探究物质的组成（教学设计） 化学北京版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦“探究物质的组成”，通过石蜡燃烧实验（观察产物推导C、H元素）和青蒿素组成认知展开。导入结合蜡烛与屠呦呦青蒿素案例，衔接化学元素、物质性质前知，为后续物质结构学习搭建支架。 特色在于融合核心素养，科学探究与创新意识方面，蜡烛燃烧实验从定性（水雾、石灰水浑浊）到定量（计算碳氢质量）推导组成；科学态度与社会责任方面，借青蒿素科学史激发兴趣。助学生提升推理能力，为教师提供“实验探究-人文渗透”教学范式，易操作。

第四节 探究物质的组成 一、知识目标 1. 了解探究性实验的设计流程和设计思路； 2. 知道石蜡的组成元素及其相关的简单计算； 3. 了解青蒿素的分离提纯，青蒿素的元素组成和分子结构。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：培养学生对物质组成的基本认识，理解物质分类和元素概念，形成科学的物质观。 2.科学探究与创新意识：在实验操作中，提高学生的动手能力，培养实验设计和实验记录的技能。 3.科学态度与社会责任：激发学生对化学学习的兴趣，培养学生的科学探究精神和社会责任感，认识到化学在生活中的重要性。 4.变化观念与平衡思想：通过实验探究，培养学生观察、分析和推理的能力，学会运用科学方法解决实际问题。 一、教学重点 1. 石蜡的组成元素； 2. 对青蒿素的初步了解。 二、教学难点 有关化学式的简单计算。 本节教学内容源于新课标北京版（2024年版）初中化学九年级上册第四章《认识化学元素》第四节《探究物质的组成》。本部分内容承前启后，既衔接此前对化学元素、物质性质的认知，又为后续深入研究物质结构奠定基础。内容设计聚焦“探究石蜡组成”与“认识青蒿素”两大核心，以实验探究为主线。前者通过蜡烛燃烧实验，串联物质性质观察、燃烧产物检测及定量计算，让学生掌握“依据元素守恒推测物质组成”的方法；后者结合屠呦呦的科学成就，介绍青蒿素的分离提纯、元素组成及分子结构，融入化学史与社会责任教育。教学目标明确，知识上要求学生知晓石蜡和青蒿素的组成，能力上侧重培养探究性实验设计与分析能力，难点在于理解离子与原子的区别联系。课堂检测与实验活动紧密结合，注重知识应用与思维提升，符合九年级学生从具象到抽象的认知规律，兼具科学性与人文性。 本节课的教学对象为九年级学生，已具备一定化学基础，此前学习过化学元素、物质性质及简单化学反应，对“元素”“质量守恒定律”等核心概念有初步认知，为探究物质组成奠定理论基础；同时，学生有基础实验操作经验，能理解蜡烛燃烧等常见实验现象，具备参与课堂实验观察与简单分析的能力。但学生存在明显认知局限：对“通过实验现象推导物质组成”的逻辑链尚不熟悉，尤其定量计算（如通过燃烧产物质量推算元素质量）易出现理解障碍；对青蒿素分离提纯涉及的“色谱法”“蒸馏”等复杂操作，缺乏实际体验，难以深入理解原理；且对“离子与原子的区别联系”这一难点，易混淆概念本质，需借助具象案例辅助理解。此外，九年级学生好奇心强，对屠呦呦与青蒿素的科学故事兴趣浓厚，可利用该点激发探究热情，但抽象思维仍待发展，需将微观的分子结构、元素组成等知识与宏观实验现象紧密结合，降低认知难度。 教学环节一 新课导入 【导入】同学们，上一章我们认识了化学元素，知道不同元素构成了形形色色的物质。那大家有没有想过，我们身边常见的蜡烛、生病时用到的药物，它们究竟由哪些元素组成呢？今天咱们就通过“探究物质的组成”这节课，一起揭开石蜡和一种特殊药物——青蒿素的组成秘密。 【提问】首先，大家看PPT上的图片，这是青蒿，中国科学家屠呦呦从它里面提取出了青蒿素，还获得了诺贝尔医学奖呢！谁能说说，研究物质组成对我们有什么用呀？ 【学生回答】能让我们更了解物质的性质！还能更好地利用它们，比如用青蒿素治病！ 【讲解】同学们说得特别好！物质的组成和结构决定物质的性质，研究物质的组成能够帮助我们更好地认识和利用物质。那么如何研究物质的组成呢？咱们先从最熟悉的石蜡开始探究。 设计意图 以“物质组成决定性质，研究组成助力物质利用”为核心切入点，结合学生熟悉的蜡烛与屠呦呦发现青蒿素的案例，搭建生活与科学的连接桥梁。既呼应此前“化学元素”“物质性质”的知识基础，又通过诺贝尔医学奖这一具有人文意义的科学事件激发兴趣，自然引出“如何探究物质组成”的核心问题，为后续教学内容做铺垫，实现知识衔接与情感调动的双重目标。 教学环节二 探究石蜡的组成 【讲解】首先，请大家拿出桌面上的石蜡样品，按照PPT上的表格，观察它的颜色、气味、状态，用小刀切一切，再放进水中，把看到的现象填在表格里。 操作 颜色 气味 状态 小刀可切开 置于水中，浮在水面上 性质 【学生回答】 操作 颜色 气味 状态 小刀可切开 置于水中，浮在水面上 性质 白色 无味 固态 质软 难溶于水， 且密度比水小 【讲解】同学们观察得真仔细！这些就是石蜡的物理性质。那接下来，我们通过燃烧实验探究它的组成。大家回忆一下，化学反应前后，什么不变？ 【学生回答】化学反应前后元素种类不变。 【讲解】没错！那如果我们能知道石蜡燃烧生成了什么，是不是就能推测它的组成啦！现在，老师点燃蜡烛，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，大家仔细看烧杯内壁有什么变化。 【学生回答】有水雾。 【讲解】没错，这说明石蜡燃烧生成了水，那石蜡中一定含有什么元素呀？ 【学生回答】氢元素！因为水是由氢和氧组成的，氧气提供氧元素，所以氢元素来自石蜡！ 【追问】太对了！那我们再换一个内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，又会看到什么？ 【学生回答】石灰水变浑浊了！ 【讲解】这是二氧化碳的特征，说明还生成了二氧化碳。那石蜡中还含有什么元素？ 【学生回答】碳元素！二氧化碳里的碳元素来自石蜡！ 【讲解】大家的推理能力真强！不过，石蜡中有没有氧元素呢？咱们来看一组数据：31g石蜡完全燃烧，生成96.8g二氧化碳和41.4g水。大家算一算，二氧化碳中的碳和水中的氢质量总和是多少？ 【学生回答】碳是96.8g×12/44=26.4g，氢是41.4g×2/18=4.6g，加起来刚好31g！ 【提问】所以这说明什么？ 【学生回答】石蜡中没有氧元素，只含碳和氢！ 【追问】依据是什么？ 【学生回答】质量守恒定律。 【讲解】非常好！通过定性实验和定量计算，我们就确定了石蜡的组成，这就是探究物质组成的常用方法。 设计意图 遵循“从具象到抽象、从定性到定量”的认知规律，分三步推进。（1）通过让学生直接操作（切石蜡、放水中），直观感知石蜡的颜色、状态、硬度、溶解性等，建立对研究对象的初步认知；（2）利用蜡烛燃烧实验，借助干冷烧杯、澄清石灰水，结合“元素守恒”原理，引导学生推导石蜡含碳、氢元素，培养实验现象与物质组成的关联思维；（3）给出具体燃烧数据，让学生通过计算碳、氢元素总质量与石蜡样品质量的关系，排除氧元素存在的可能，深化对“定量分析确定物质组成”的理解，同时强化化学计算在物质探究中的应用。 教学环节三 认识青蒿素 【讲解】探究完石蜡，咱们再来认识青蒿素。刚才大家知道屠呦呦先生因青蒿素获奖，那你们知道青蒿素是怎么从青蒿中提取出来的吗？ 【学生回答】要把青蒿叶剪碎，用乙醚泡，得到悬浊液，还要过滤、蒸馏！然后用色谱法得到青蒿素纯品。 【讲解】没错，剪碎是为了让青蒿素充分溶解在乙醚里，后续过滤除杂质、蒸馏分离乙醚和青蒿素，最后用色谱法得到纯品。这利用了青蒿素易溶于乙醚的性质。那青蒿素又由哪些元素组成呢？大家看 PPT 上的化学式C15H22O5，谁能说出来？ 【学生回答】碳、氢、氧三种元素！ 【讲解】对啦！科学家通过元素分析仪、质谱仪等仪器确定了它的组成和分子结构。不过大家要注意，青蒿素对热不稳定，容易分解，所以提取时要控制温度。现在，谁能总结一下，研究青蒿素的组成，用了哪些和探究石蜡相似的思路？ 【学生回答】都是先确定产物或通过仪器分析，再推断组成！ 【讲解】无论是石蜡还是青蒿素，探究组成的核心都是利用科学方法，结合元素守恒等规律。 【提问】我们总结一下实验探究的一般思路。 【学生回答】提出问题→确定目的→设计思路→猜想依据→实验方案→收集数据→得出结论→反思交流。 设计意图 以“科学研究真实流程”为脉络，融合知识传授与科学素养培养。以屠呦呦获奖事迹为载体，将化学知识与社会责任、科学精神教育结合，提升学生对化学学科价值的认知。 第四节 探究物质的组成 一、探究石蜡的组成 1、石蜡的物理性质：白色、无味、固体、质软、难溶于水、密度比水小。 2、石蜡燃烧现象：烧杯内壁有水雾生成，澄清石灰水变浑浊。 3、石蜡的元素组成：石蜡由碳元素和氢元素组成。 二、认识青蒿素 三、实验探究的一般思路 提出问题→确定目的→设计思路→猜想依据→实验方案→收集数据→得出结论→反思交流 1．我国科学家屠呦呦受中医文献《肘后备急方》的启发，成功提取了青蒿素（C15H22O5）。下列有关说法不正确的是（　　） A．一个青蒿素分子有42个原子构成 B．青蒿素在氧气中充分燃烧后相对分子质量大的产物能使澄清石灰水变浑浊 C．青蒿素中碳元素和氧元素的质量比是9：4 D．从分子构成上可以看出青蒿素中有11个氢气（H2）分子 2．屠呦呦，中国中医科学院首席科学家，“共和国勋章”获得者。她多年从事中药和中西药结合研究，创制出新型抗疟药物青蒿素（化学式为C15H22O5），挽救了全球特别是发展中国家数百万人的生命，被认为是20世纪热带医学的显著突破。2015年，屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖，她也是首位获得科学类诺贝尔奖的中国人。以下关于青蒿素的说法中正确的是（　　） A．青蒿素的相对分子质量是282g B．青蒿素中碳、氧元素质量比为6：1 C．青蒿素是由碳元素、氢元素、氧元素组成的 D．一个青蒿素含有42个原子 3．气体X可能是氢气、甲烷（CH4）中的一种或两种。用下图装置进行： 实验，实验中观察到无水硫酸铜变蓝、澄清石灰水变浑浊。 已知：无水硫酸铜为白色粉末，遇水变蓝。 （1）石灰水变浑浊，证明反应生成物有 。 （2）X中一定含有的气体是 ，理由是 。 本次教学围绕石蜡组成探究与青蒿素认知展开，基本达成知识目标，学生能通过实验现象推断石蜡含C、H元素，也了解了青蒿素相关知识。但教学中仍有不足需改进。实验环节，虽通过蜡烛燃烧实验让学生直观观察产物，但部分学生对定量计算推导元素组成的逻辑理解不深，后续需简化计算步骤，结合实例分步讲解。青蒿素分离提纯部分，因缺乏实物操作，学生对“色谱法”等抽象概念掌握较浅，可加入动画演示或微型实验，增强直观性。难点“离子与原子的区别联系”突破不够，仅靠理论讲解效果有限，需设计对比实验或模型演示，帮助学生辨析。此外，课堂互动多集中于小组讨论，个体反馈不足，后续可增加提问频次，关注不同层次学生的学习情况，提升整体教学效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $