第二单元课题2铁丝燃烧的创新实验探究课件-2025-2026学年九年级化学人教版（2024版）上册

数字赋能·实验创新 ——铁丝燃烧的创新实验探究 甘孜藏族自治州海螺沟景区磨西镇中学校 教师姓名：汪晓琴 人教版《化学》九年级上册 第二单元 课题2 氧气 视频1 课外兴趣实验——铁丝棉燃烧“烟花秀”表演 （备注：地面最好潮湿，且操作人员已做好必要的安全防护措施） PART ONE 01 分析教材实验 01分析教材原实验 02 改进思路 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 图1 2024版教材P40截图 图2 2024版教材P52-53学生实验活动1截图 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 【教材原实验】铁丝在空气、氧气中加热 图3 教材原实验仪器、试剂图片 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 【视频2】教材原实验：铁丝在空气、氧气中加热 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 空气中 点燃火柴，待火柴即将燃尽时把铁丝连同火柴一起伸入氧气中 现 象 铁在空气中不能燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成 1剧烈燃烧 2火星四射 3放出大量热 4有黑色固体生成 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 实验项目 步骤 1 步骤 2 步骤 3 对照组 取光亮铁丝盘成螺旋状 在空气中加热至红热 观察现象 实验组 取光亮铁丝盘成螺旋状 （下端系一根火柴/线香） 引燃火柴/线香，待快燃尽时伸入集气瓶中 由上往下逐渐伸入，观察现象 实验注意事项： ①铁丝如有锈迹需要打磨干净 ②铁丝需要盘成螺旋状 ③要待火柴快燃尽时伸入 ④要从集气瓶口到瓶底缓慢伸入 ⑤铁丝尽量不挨着瓶壁或下方的液体 ⑥集气瓶底部至少要放少量水或细沙 图3 2024版教材P40截图 【化学原理】Fe + O2 Fe3O4 点燃 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 实验注意事项： ①铁丝如有锈迹需要打磨干净 —— 除去表面铁锈，增大铁与氧气直接接触的面积 ②铁丝需要盘成螺旋状 —— 增大铁丝与氧气的接触面积 ③要待火柴快燃尽时伸入 —— 提升温度，引燃铁丝 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 实验注意事项： ④要从集气瓶口到瓶底缓慢伸入 —— 防止火柴燃烧消耗过多的氧气 ⑤铁丝尽量不挨着瓶壁或下方的液体 ——防瓶壁炸裂和燃烧熄灭 ⑥集气瓶底部至少要放少量水或细沙 —— 防止高温生成物溅落，炸裂瓶底 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 图4 学生分组实验：铁丝在氧气中燃烧 火材留太短或太长都不能引燃 氧气量不足以支持长时间燃烧 玻璃片该半盖还是不盖 实验成功率仅为1/4 氧气浓度 从上往下 缓慢伸入 01分析教材原实验 02 思考如何改进 03 创新过程 04 创新实验结果 05 小结与扩展 1.实验步骤繁琐； 2.实验细节把控难度大，成功率低。 3.与实际生活认知存在冲突； 图7 焊接时火星四射 图8 打铁花 图5 一般推荐铁丝盘法[1] 图6 部分学生盘的铁丝 匝数少 缠绕太紧 木条太长 PART THREE 02 改进思路 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 寻找改进思路 相同条件下，铁丝棉能够有效引燃细铁丝，且不需要盘成螺旋状，代替木条既方便操作，又能提高成功率。 定性分析：引燃新材料——铁丝棉；定量分析：集气瓶底部留水量、铁丝棉最佳用量多少是多少？ 改进铁丝缠绕方式 使用窗纱铁丝、石棉网铁丝 使用还原铁粉 使用持续性氧气 分析前人改进方案 寻找改进思路 影响物质与氧气的反应剧烈程度因素： 接触面积 氧气浓度 反应温度 寻找改进思路 实验方案： 增大接触面积 提高氧气浓度 提高加热温度 实践改进方法 铁丝棉一举两得 找氧气最少用量 查阅着火点，寻找最佳引燃材料 找出最优方案 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 1. 通过前置学习，分析、讨论实验操作具体细节，初步归纳影响化学反应速率的因素。 2.通过亲身动手进行实验探究，学会正确、安全地进行实验操作，并分析个人实验成败原因。 3. 分析前人改进实验，经过讨论与交流，分析其各自的优缺点，找到设计实验的思路。 4.通过定性、定量分析实验，确定成功完成实验所需的最少的铁丝棉（绒）和氧气用量，形成正确的资源利用意识。 科学观念 科学探究 科学思维 科学态度 实验改进目标 学会创新 实验设计 火树银花惊天地，疑是银河炸苍穹。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图9 非物质文化遗产“打铁花” “打铁花”不烫伤原理： 1.打得高 2.打得散 3.散热快 物理变化：高温铁水 分散成细小颗粒，散热 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图10 “打铁花”——铁用量大、不是化变 图11 双氧水制氧气留底——双氧水/氧气用量大 学习、评价前人改进方案 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图12 用胶头滴管吹还原铁粉燃烧 图13 用注射器吹还原铁粉燃烧 分析、评价前人改进方案 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图15 废旧石棉网上的铁丝 图14 铁纱窗上的铁丝 分析、评价前人改进方案 增大接触面积实现铁燃烧 【小结1】 【比表面积】单位质量的物料所具有的总面积。 一般而言，颗粒越小，比表面积越大。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 【思考】铁丝棉为什么能够在氧气含量只有21%的空气中燃烧呢？ 图16 铁丝棉烟花秀 【资料卡片】 百度百科[2] 铁丝棉（铁丝绒、钢丝棉、钢纤维、钢羊毛），它是将低碳钢制成0. 125mm-0. 189mm的细丝而组成，其柔软性能好，耐磨性能优于棉麻等纤维，具有打磨及抛光性能，能代替砂纸、砂布用于木制品、金属制品、装修工程等的表面打磨抛光。 市售铁丝棉一块均价约5元，110g。 铁丝棉 铁丝棉 优点：着火点低 易燃烧 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 PART THREE 03 改进过程 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 01 ①观察实验现象、记录 ②分析实验原理，书写表达式 ③发现实验不足之处 师生完成——教材原实验 02 分析实验成败因素——找到前人改进思路——习得经验——找到改进方向 分析前人改进实验，获取思路 04 定量分析：改进实验1 —— 用0.1g铁丝棉引燃铁丝 学生分组——实验探究——得出结论 03 定性分析： 铁丝棉引燃不同形状的铁丝 对铁丝缠绕的不同方式进行试验 06 学生分组——实验探究——得出结论 定量分析：改进实验3 ——用0.02g铁丝棉引燃铁丝 05 定量分析：改进实验2 ——用0.05g铁丝棉引燃铁丝 学生分组——实验探究——得出结论 改进过程 实验项目 空气中的铁丝 氧气瓶中的铁丝 1.铁丝直径 2.铁丝缠绕圈数 3.氧气体积 4.留水量 5.实验现象 （铁丝是否剧烈燃烧、火星四射） 6.集气瓶是否炸裂 7.总结实验成败因素 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 改进过程 1.带好护目镜； 2.站立进行实验操作； 3.注意使用酒精灯的安全问题； 4.仔细观察并记录实验现象； 5.实验后注意观察集气瓶是否 破裂…… 实验注意事项 表1 学生分组实验情况分析 图17 铁丝棉绳在氧气中燃烧 图18 高温生成物导致集气瓶炸裂 评价创新实验方案1：铁丝棉代替铁丝燃烧 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图19 铁丝棉现在氧气中燃烧 评价创新实验方案1：铁丝棉代替铁丝燃烧 铁丝棉线剧烈燃烧，火星四射。 【现象】 铁丝棉线虽然易燃烧，但是质地太软，不方便伸入集气瓶，且容易挨到集气瓶壁，导致集气瓶炸裂 【分析】 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图20 螺旋状铁丝被铁丝棉引燃 图21 直线型铁丝被铁丝棉引燃 评价创新实验改进方案2：铁丝棉引燃铁丝 铁丝不一定需要盘成“螺旋状”。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 图22  定性分析铁丝棉燃烧及引燃实验现象截图 评价创新实验改进方案2：铁丝棉引燃铁丝 01分析教材原实验 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 评价创新实验改进方案2 由于引燃用的铁丝棉足够细，足以将细铁丝引燃，故对细铁丝形状没有太严格的要求（不需要盘成“螺旋状”）。 选择“直线型”铁丝足以呈现出“剧烈燃烧、火星四射”的现象。 实验 编号 铁丝 形状 铁丝棉 用量 纯氧中铁丝（棉） 燃烧情况 集气瓶 情况 铁丝顶端熔化小球 水中 固体 定性① 铁丝棉线 1g 剧烈燃烧、 火星四射 炸裂 明显 明显 定性② 螺旋状 1g 剧烈燃烧、 火星四射 炸裂 明显 明显 定性③ 直线型 1g 剧烈燃烧、 火星四射 炸裂 明显 明显 表2 定性分析铁丝棉燃烧及引燃实验情况 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定性分析——铁丝直径及引燃用最佳材料选择 铁丝的形状和粗细程度 【小结 2】 由于引燃用的铁丝棉足够细，足以将细铁丝引燃，故对细铁丝形状没有太严格的要求（不需要盘成“螺旋状”）。 图23 常见细铁丝的直径 引燃用铁丝棉比表面积大，易燃烧； 一般铁丝直径在0.8mm及以下都能在氧气中燃烧。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析1：确定氧气的用量 图24 直线型铁丝被铁丝棉引燃（大集气瓶） 图25 直线型铁丝被铁丝棉引燃（小集气瓶） 铁丝棉引燃细铁丝不需要太多氧气。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析1：确定氧气的用量 图26  分别在大号（中）和小号（右）集气瓶中用0.2g铁丝棉引燃细铁丝现象截图 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析1：确定氧气的用量 表3 定量分析氧气用量实验情况 实验 编号 氧气 体积 铁丝 直径 铁丝棉 质量 纯氧中铁丝燃烧情况 集气瓶 情况 铁丝顶端熔化小球 水中 固体 定量① 600mL 0.5mm 0.2g 剧烈燃烧、火星四射 炸裂 明显 明显 定量② 120mL 0.5mm 0.2g 剧烈燃烧、火星四射 炸裂 明显 明显 只需要用实验室“最小号”集气瓶 （排水法获得氧气浓度80%以上）即可完成实验。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析2：确定留水量 图26 deepseek计算 1g 铁丝燃烧完全冷却需要留多少水 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析2：确定留水量 图27 铁丝棉引燃“直”铁丝后效果 安全留水量 【小结 3】 考虑到引燃用铁丝棉燃烧同样会产生高温物质，建议将留水量增加至30mL（2cm高）左右，为实验安全筑牢防护屏障。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析3：确定铁丝棉的最少用量 视频3 学生用0.1g铁丝棉引燃细“直”铁丝 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析3：确定铁丝棉的最少用量 视频4 学生用0.05g铁丝棉引燃细“直”铁丝 PART THREE 04 最佳方案 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案 图28 铁丝棉直接燃烧效果 图29 1g铁丝棉引燃效果 图30 0.2g铁丝棉引燃效果 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案 图31 0.1g铁丝棉引燃效果 图32 0.05g铁丝棉引燃效果 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最优方案 05创新的意义 定量分析3：确定铁丝棉的最少用量 视频5 学生用0.02g铁丝棉引燃细“直”铁丝 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 “定性+定量分析”找到最佳方案 图33  对比分别使用0.1g、0.05g、0.02g铁丝棉引燃“直线型”细铁丝实验截图 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案 表4 学生分组实验使用不用量铁丝棉引燃细铁丝的情况 实验 编号 铁丝棉 质量 氧气 体积 直线型铁丝 最大直径 纯氧中铁丝燃烧情况 集气瓶 情况 铁丝顶端 熔化小球 水中 固体 定量③ 0.1g 120mL 0.8mm 剧烈燃烧、 火星四射 未炸裂 明显 明显 定量④ 0.05g 120mL 0.8mm 剧烈燃烧、 火星四射 未炸裂 明显 明显 定量⑤ 0.02g 120mL 0.8mm 剧烈燃烧、 火星四射 未炸裂 明显 明显 铁丝棉最少用量为 0.02g 。 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案——铁丝形状 图34 不同用量铁丝棉引燃“直线型”铁丝实验效果 0.02g铁丝棉引燃直径0.8mm铁丝效果 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案——铁丝棉用量 图35 0.02g铁丝棉及缠绕效果 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 分析找到最佳方案 图36 最佳方案所需仪器、试剂 1.氧气用量：只需用最小号集气瓶中的氧气就能支持铁丝燃烧； 2.铁丝棉用量：每次只需用0.02g至0.05g铁丝棉随意缠绕（不脱落即可） 在细铁丝上，就能引燃； 3.一包铁丝棉重约110g, 按0.05g/次的用量，可使用2000次左右。 【实验改进总结】 PART THREE 05 创新的意义 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 创新的意义1：学会用“定性分析”和“定量分析”思维模式来解决真实问题 一、【定量分析结论】 铁丝形状— 直线型 在使用铁丝棉作为引燃物的前提下，细直铁丝可以被引燃,不需要再盘成螺旋状。 使用最小的集气瓶留水 20mL 装入 120mL 左右氧气，用约 0.02g 铁丝棉缠绕在 细直铁丝上，足以铁丝引燃。 二、【定量分析结论】 铁丝棉用量— 0.02g 创新的意义2：学会改进化学实验的方法 实验操作方面 实验试剂方面 1.实验装置 • 简化装置 • 提高密封性 • 增强可视性 3.实验操作 • 缩短实验时间 • 简化操作步骤 • 提高安全性 实验装置方面 2.实验药品 • 寻找替代品 • 优化药品用量 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 创新的意义3：学会“铁丝棉烟花秀”的表演技能 01分析教材原实验 02寻找改进思路 03改进过程 04最佳方案 05创新的意义 谢谢观看！ 化学之美，照亮你我！ 铁丝棉烟花改进铁丝燃烧实验 子课题名称：民族地区教师信息化应用能力研究 ——以磨西镇中学校为例 2023年度四川省教育科研重点课题： 《民族地区县域基础教育高质量发展研究》子课题项目 铁丝棉烟花改进铁丝燃烧实验 参 考 文 献: [1]刘静松.对铁丝燃烧绕成螺旋状原因的定量探究 [J]化学教育（中英文），2021,42（23）：98-103 [4]周志源，陈建安. “铁丝在氧气中燃烧的探究”实验教学设计 [J]化学教学，2014,2：37-39 [2]百度百科：钢丝棉https://baike.baidu.com/item/%E9%92%A2%E4%B8%9D%E6%A3%89/6215267?fr=aladdin [3]微课：钢丝棉制造过程.沛锦看太阳KK.来源于网络.百度百科下视频链接 Lavf59.6.100 Packed by 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