第四节 调控化学变化（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“调控化学变化”，以火箭升空为情境，通过长征火箭图片导入激发兴趣，借助气球实验类比反作用力原理，衔接物理知识，搭建从生活现象到化学原理（推进剂选择、燃烧充分性）的学习支架。 特色在于情境化与探究性结合，通过气球实验、推进剂对比表格等培养科学探究与实践能力，融入长征火箭发展渗透科学态度与责任，助力学生构建变化观念与平衡思想，为教师提供核心素养导向的情境教学范例，提升课堂实效。

第四节 调控化学变化 一、知识目标 1. 分析并了解火箭升空原理； 2. 知道如何选择适宜的火箭推进剂； 3. 了解推进剂的使用。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：学生能从宏观精准观察化学变化速率的快慢现象，又能从微观粒子运动、碰撞角度阐释速率差异成因，构建宏微结合观念。 2.科学探究与创新意识：通过设计并实施探究影响化学变化速率因素的实验，完整历经科学探究流程，强化提出问题、设计方案与动手实操能力。 3.科学态度与社会责任：秉持严谨、实事求是的科学态度开展调控实验，如实记录现象与数据，正视实验误差。 4.变化观念与平衡思想：认识化学变化速率受多种因素动态调控，理解平衡状态下反应仍在持续，只是正逆反应速率相等，形成动态变化认知。 一、教学重点 如何选择适宜的火箭推进剂； 二、教学难点 如何让燃烧更加充分。 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五章《再识化学变化》第四节《调控化学变化》。本部分内容是以火箭升空为核心情境，构建“原理分析 - 推进剂选择 - 实际应用”的逻辑链条，实现化学知识与航天科技的深度融合。从知识维度看，教材以燃烧反应为纽带，串联反作用力、能量转化、化学方程式等知识，通过气球升空实验类比火箭原理，将抽象的化学变化调控具象化；结合推进剂对比表格，渗透物质性质、环境影响、成本安全等多因素决策思维，强化对化学变化调控维度的理解。从能力维度，教材设计资料检索、实验观察、问题解决等活动，如分析燃气灶火焰变化、对比酒精灯与酒精喷灯差异，培养学生实验探究、数据分析及应用化学知识解决实际问题的能力，契合九年级学生从具象思维向抽象思维过渡的认知特点。从价值维度，融入我国长征系列火箭发展历程，激发民族自豪感，同时通过推进剂环保性、安全性讨论，传递绿色化学理念，实现学科素养与家国情怀的协同培养 。 本节课的教学对象为九年级学生，已具备一定化学基础，此前学习过燃烧条件、化学方程式书写及基本反应类型，对“化学变化伴随能量转化”有初步认知，且在物理课中掌握牛顿第三定律、浮力等知识，为理解火箭升空反作用力原理奠定跨学科基础。认知能力上，学生抽象思维逐步发展，但对“调控化学变化”的系统性理解仍需引导，如从单一燃烧条件分析，过渡到多因素综合判断推进剂选择存在挑战。同时，学生对航天科技兴趣浓厚，长征系列火箭等情境易激发探究欲，但将航天实际问题转化为化学视角分析的能力有待提升。学习障碍方面，学生可能对“比冲量”“喷管扩张比”等专业术语感到陌生，对推进剂使用中“燃烧充分性与设备设计的关联”理解不深入。此外，综合权衡成本、安全、环保等因素选择推进剂，需较强逻辑思维，部分学生可能存在决策困难。 教学环节一 新课导入 【导入】同学们，咱们先来看一组图片 —— 这是我国长征系列火箭升空的瞬间，从 1970 年 “东方红一号” 发射，到如今的新一代载人火箭，每一次升空都让国人振奋！大家有没有想过，重达几百吨的火箭，是靠什么 “力量” 挣脱地球引力飞向太空的呢？ 【学生回答】燃料燃烧的反向推动力。 【提问】那若要设计火箭的推进剂，我们需要解决哪些方面的问题？ 【学生回答】推进剂、混合比、燃烧室压力、喷管扩张比、推进剂质量（以及系统参数的平衡） 贮箱增压压力=室压+供应系统压降-推进剂液柱压力 满足以下三个条件： 考虑对增压系统的影响。 增压压力的选择应根据贮箱、气路系统及涡轮泵系统的总质量为最小来确定，然后检验推进系统是否满足工作要求，以做适当的调整。 闭环控制——由一个反馈系统控制混合比。 【讲解】没错！今天这节课，咱们就从化学视角解开这个谜团，一起学习《调控化学变化》。 设计意图 展示长征系列火箭发展历程并提出 “火箭升空动力来源” 的问题，一方面契合九年级学生对航天科技的兴趣点，能快速集中注意力、激发探究欲；另一方面通过我国航天成就的呈现，自然渗透家国情怀教育，让学生在学习知识前先建立民族自豪感，实现学科素养与德育的初步融合，为后续课堂奠定积极的学习氛围。 教学环节二 分析火箭升空原理 【讲解】首先，咱们通过一个小实验感受 “升空力量”。大家桌上都有紧绷的细绳、吸管和吹鼓的气球 —— 气球开口用夹子夹紧，已经粘在吸管上了。现在请大家把气球拉到细绳最下端，松开夹子，仔细观察现象，并思考：气球为什么会向上 “飞”？ 【学生回答】我们看到松开夹子后，气球里的气往外跑，气球就沿着绳子往上飞，而且气球越来越小。我觉得是气球里的气体往后推，就带着气球往前动了。 【追问】说得特别好！这其实用到了物理课学的牛顿第三定律 —— 物体间力的作用是相互的，气体向后喷出，会给气球一个向前的反作用力。那大家再想想，这个实验和火箭升空有什么相同点和不同点呢？ 【学生回答】相同点是都靠反作用力推动；不同点是气球喷的是常温空气，火箭喷的应该是燃料烧出来的热气吧？ 【讲解】完全正确！火箭正是通过推进剂（燃料和助燃物）的燃烧反应，生成大量高温气体，这些气体从底部喷出产生反作用力，才能把火箭送上天。这就是火箭升空的核心原理。 【提问】若要提高火箭的推进效率，可以从调控化学变化的哪些角度提出思路？ 【学生回答】1.改善发动机的燃烧过程。2.优化喷嘴设计。3.调整发动机的推力与重力比。4.采用更轻的材料。 设计意图 设计该实验，是因为气球升空与火箭升空原理存在核心共性 —— 反作用力，但气球实验更直观、易操作。通过让学生亲手操作、观察现象，能将抽象的 “反作用力” 转化为可感知的实验现象，降低理解难度；同时引导学生对比实验与火箭升空的异同，既衔接物理学科知识，又帮助学生建立 “类比迁移” 的思维方法，为后续理解火箭推进剂燃烧产生动力的原理做好铺垫，突破 “火箭升空原理” 这一教学重点。 教学环节三 选择适宜的火箭推进剂 【讲解】了解了原理，那火箭用的推进剂是不是随便选的呢？当然不是，这里面有大学问。 【讲解】火箭推进剂一般以某种形式大量存储在推进剂容器里，以流体喷射物的形式大量从火箭发动机喷射出，产生推力作推进。 燃料推进剂往往与氧化剂推进剂燃烧产生大量非常热的气体，这些气体膨胀并从喷嘴喷出，不断加速，从火箭底部冲出产生推力直到火箭达到极高的速度。 【提问】PPT 上给大家列了火箭推进剂的 10 个选择标准，比如 “比冲量高”“燃烧产物无毒”“能长期贮存” 等。咱们再看三种常见推进剂的对比表格 —— 甲烷 - 液氧、偏二甲肼 - 四氧化二氮、液氢 - 液氧，大家结合表格信息和生活经验，说说哪种推进剂更环保？为什么？ 【学生回答】液氢 - 液氧更环保！因为它燃烧的产物是水，没有污染，另外两种会产生二氧化碳，可能加剧温室效应。 【追问】没错！液氢 - 液氧是公认的绿色推进剂，但它也有缺点，比如液氢沸点极低，储存难度大。所以我们选择选择推进剂需要考虑哪些因素呢？ 【学生回答】反应物发热成本、安全、环保、方便等问题；生成物是否是气体、是否环保；反应的难易程度；能量热值高。 设计意图 先呈现推进剂 10 项选择标准，再展示三种推进剂对比表格，设计意图有三：一是让学生明确 “选择推进剂需综合多因素”，避免单一维度思考；二是通过表格中的热值、环保性、温度要求等数据，培养学生读取信息、分析数据的能力；三是结合 “液氢 - 液氧绿色但难储存” 等案例，引导学生辩证看待物质性质与实际应用的关系，落实 “科学态度与社会责任” 的化学核心素养，同时攻克 “如何选择适宜火箭推进剂” 这一教学重点。 教学环节四 推进剂的使用 【讲解】推进剂选好了，怎么用才能让燃烧更充分，发挥最大作用呢？咱们从生活中的燃烧现象找答案。大家都见过家用燃气灶吧？燃烧旺的时候火焰是蓝色，调小空气阀就变成黄色，这是为什么呢？ 【学生回答】可能是空气少了，燃气烧不充分。 【讲解】对！氧气不足时燃料不完全燃烧，不仅浪费燃料，还会产生一氧化碳污染空气。那结合这个道理，怎么让火箭推进剂燃烧更充分呢？大家看看酒精灯和酒精喷灯的构造。酒精灯的棉线灯芯有什么作用？ 【学生回答】棉线对酒精有一个吸吮作用，一旦火焰将棉线上的酒精燃烧完，棉线就会吸收酒精灯中的酒精。这样棉线就不会被烧掉。 【追问】为什么用酒精灯外焰加热？ 【讲解】酒精燃烧时是先气化再燃烧的,气化要吸热,所以焰心的温度最低,外焰温度最高,所以要用外焰加热。 【追问】酒精喷灯加热温度可达1000 ℃。与酒精灯相比，二者结构上有什么相同点？有什么不同点？ 【学生回答】酒精灯是由灯帽、灯芯和盛有酒精的灯壶三大部分所组成。常用的酒精喷灯有座式和挂式两种。座式喷灯的酒精贮存在灯座内，挂式喷灯的酒精贮存罐悬挂于高处。 【追问】为什么酒精喷灯加热温度比酒精灯高？ 【学生回答】酒精喷灯利用灯管将蒸汽及其燃烧产生的热量富集，并可通过空燃比的调整获得最大的燃烧和加热效率。而酒精灯燃烧产生的热量大多随火焰周围气流的对流耗散了。 【提问】学完这节课，我们思考一下使可燃物燃烧完全燃烧的方法有哪些？ 【学生回答】增大可燃物与氧气的接触面积；增大氧气的浓度；改进燃烧设备；保证燃料在炉瞠（或燃烧室）内有足够的停留时间。 【讲解】影响燃烧现象的因素：可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积。那么使燃料充分燃烧的条件有哪些？ 【学生回答】要有足够多的空气；燃料与空气有足够大的接触面积。 【讲解】这节课咱们从火箭升空原理，到推进剂选择，再到燃烧充分性，一步步解开了调控化学变化的密码。课后大家可以查阅资料，了解我国最新火箭推进剂的发展，下节课咱们分享交流。 设计意图 从学生熟悉的家用燃气灶火焰变化、酒精灯使用常识切入，一是利用生活经验降低 “燃烧充分性条件” 的理解门槛，让学生意识到化学知识与生活的紧密联系；二是通过对比酒精灯与酒精喷灯的结构差异及温度差异，引导学生归纳 “增大氧气浓度、优化燃烧设备” 等调控燃烧的方法，进而迁移到火箭推进剂燃烧的实际应用中，实现 “从生活到科技” 的知识升华，同时解决 “如何让燃烧更加充分” 这一教学难点。 第四节 调控化学变化 一、分析火箭升空原理 二、选择适宜的火箭推进剂 三、推进剂的使用 1、为使燃料充分燃烧,对应措施不合理的是(　　)。 A.利用燃气烧水时加大燃气进气量 B.汽车启动时发动机内汽油喷成雾状 C.燃烧木柴取暖时架空木柴 D.用煤作燃料时将煤块加工成煤粉 2．化学与人类生活息息相关。请回答下列问题。 （1）吹灭蜡烛的灭火原理是 　 　。 （2）煤块经粉碎处理后燃烧的更充分，这是因为 　 　。 （3）长征2F型火箭使用的推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮。 ①偏二甲肼与四氧化二氮反应过程中 　 　（填“吸收”或“放出”）热量。 ②太空舱使用电池锂Li可以通过Al与Li2O在高温下发生置换反应得到，该反应的化学方程式为 　 　。 3．我国航天事业蓬勃发展，长征系列火箭功不可没。早期长征运载火箭的推进剂是偏二甲肼和四氧化二氮，长征五号、七号则用液氢液氧和煤油液氧。根据下列信息回答问题。 （1）偏二甲肼（C2H8N2）与四氧化二氮混合后剧烈反应，生成N2、CO2和H2O，写出该反应的化学方程式。 （2）与煤油液氧对比，偏二甲肼和四氧化二氮作为火箭推进剂的优点是什么？（写出两点） （3）用液氢液氧作为火箭推进剂，具有无污染、热值高的特点，但在使用时也存在一些不足，写出两点。 本课时以火箭升空为情境展开教学，虽较好达成知识目标，但仍有优化空间。成功之处在于借助气球升空实验，直观类比火箭反作用力原理，降低抽象概念理解难度；通过推进剂对比表格与燃气灶、酒精灯案例，让学生清晰感知化学变化调控的实际意义，且融入长征火箭素材，有效激发学习兴趣与家国情怀。不足方面，对“比冲量”等专业术语处理较简略，部分学生理解模糊；推进剂选择的多因素决策环节，虽引导学生分析，但未充分放手让其自主构建评价体系，探究深度不足。此外，课堂练习与实际应用结合度可提升，如未充分拓展推进剂在其他领域的应用，限制知识迁移能力培养。后续教学需简化专业术语表述，增设小组合作设计推进剂方案的活动，增加跨领域应用案例，进一步强化学生知识应用与综合思维能力。 / 学科网（北京）股份有限公司 $