4.1空气的组成：定量认识空气的组成教学设计--2025-2026学年九年级化学鲁教版上册

《定量研究空气的组成》教学设计 一、教学内容分析 本节课的内容是鲁教版九年级化学第四单元第一节《空气的组成》第一课时：定量认识空气的组成。本课时内容主要包括：空气的主要组成、空气成分的发现史、空气中氧气体积含量的测定。本节课的教学重点是通过分析、对比科学家对空气的研究，体会科学家的思想并学习科学研究的基本方法。难点是对拉瓦锡测定空气成分及模拟“测定空气中氧气的含量”的思路与方法的理解与掌握。 在本节的学习中认识“空气组成”，学生能联系生活实际来捕捉空气，在深入理解混合物和纯净物的概念的基础上，帮助学生进一步形成物质分类观。“测定空气中氧气的含量”是运用定量的方法研究一种气体混合物的具体事例，是本节课的核心任务，它为学习混合物中的某组分分离或除去的化学原理打开突破口，同时可藉此培养学生进行定量研究时的误差分析意识，通过对实验进行探究培养学生严谨求实、一丝不苟的学习态度。 二、学情分析 学生通过小学科学课的学习，已经知道空气主要是由氮气和氧气组成的，学生已有的知识多少对空气有所了解，比如空气的存在、空气就在我们周围、空气是无色无味的气体等。但是缺乏系统性和针对性。空气中氧气含量实验的探究对于学生来说还是有一定难度的，本节课面对的学生刚刚接触化学，实验操作能力不强，不会观察现象等问题较多，对化学的思维模式和探究的意识还比较薄弱。因此，教学中结合学生的实际学情，本节课主要通过教师演示实验，学生观察实验现象，师生共同分析产生现象的原因以及归纳总结的方式进行教学。通过实验，一则可以学习实验操作，培养观察、分析实验现象的能力；二则通过领会该实验设计的意图，以便加深体会二百多年前拉瓦锡研究空气成分时的实验思路。 3、 教学目标 1.通过科学家发现发现空气组成化学史的学习，了解空气的主要成分及含量，初步认识测定氧气含量的方法。 2.通过实验探究空气中氧气含量，学会测定混合物中某成分含量的方法，体验定量研究对化学的重要作用。 4、 教学评价设计 通过环节一 观看空气组成发现史视频和对拉瓦锡钟罩实验的现象分析，了解空气的主要成分，初步认识测定空气中氧气含量的方法，达成教学目标1。 通过环节二 设计实验探究空气中氧气含量和误差分析的讨论，学会测定混合物中某成分含量的方法，体验定量研究对化学的重要作用，达成教学目标2。 通过环节三 瑞利的实验探究，认识定量研究对化学科学发展的重大作用并学习科学家敢于质疑、严谨求实的科学精神。 五、本节课教学思路 六、教学过程 教师活动 学生活动 设计意图 【小游戏】大家屏住呼吸，你能坚持多长时间？（如果坚持不住，马上恢复正常呼吸）开始计时！这个现象明了什么？ 【引入】氧气是生命活动不可缺少的物质，它来自我们身边的空气。空气中只有氧气吗，你能不能举出具体事例说明空气中还有其他的成分？空气中氧气的含量又占多少呢？我们一同开启今天的化学之旅——定量研究空气的组成。 完成小游戏，如果坚持不住马上恢复正常呼吸。 依据生活经验，发散思维，举出具体事例感受空气的组成。 引导学生交流感受空气重要性。 环节一 溯本求源——空气组成科学史 【讲解】同学们早在小学科学课的时候就已经知道了空气主要是由氧气和氮气组成的，而科学的发展却历经曲折，200多年以前，人们一直把空气看作是一种单一成分的物质，历经百年的研究，才逐渐揭开了空气的神秘面纱。 【视频】空气发展史视频 【问题】舍勒和普利斯特里对发现空气成分的贡献是什么？ 【讲解】普里斯特里虽然发现并制得了氧气，但遗憾的是，他被传统的燃素说所束缚，错误的认为这种气体是脱燃素空气，但是，他对空气成分的贡献依然是巨大的，因为他已经从实验的角度定性认识空气中不止有一种物质了。 【视频】同一时期，拉瓦锡通过定量研究摆脱了“燃素说”的束缚，有了重大的发现。 【问题链】 1.曲颈甑中的现象是什么？ 2.玻璃钟罩里出现怎样的现象？ 3.为什么玻璃钟罩内液面上升？ 4.通过这个实验拉瓦锡得出什么结论？ 【讲解】拉瓦锡是一位伟大的科学家，他不仅认识到空气是一种混合物，并首次测定出了空气中氧气和氮气的大致含量。 【问题链】 1.拉瓦锡测定空气成分的实验为什么选择在密闭容器中进行？ 2.拉瓦锡测定空气中氧气含量的思路是什么？ 【讲解】 测空气中氧气的体积有两种思路，第一种是利用空气中各成分的沸点不同，将氧气分离出来，然后测量氧气的体积。第二种是依据氧气的化学性质，利用化学反应，在不引入新的气态物质的前提下，将氧气转化为其他状态的物质，然后测量剩余气体体积，装置内减少的体积即为氧气的体积。 利用物理性质将氧气分离是比较困难的，拉瓦锡采取的是化学转化的方法，将氧气转化为了固态氧化汞，从而测出了氧气的体积。这种方法也是我们测定混合物中某成分含量的一般思路。 【问题链】 1.拉瓦锡为什么要选择汞来进行实验呢？ 2.想一想用汞作反应物有什么缺点？ 【讲解】用汞做实验可以只消耗空气中的氧气，而且不生成气体，但是实验有污染、反应时间长。 学生观看视频 学生根据视频回答问题 学生观看视频 学生根据视频回答问题 学生思考后在教师的引导下回答问题 学生认真听讲 学生根据资料卡片回答问题 用史料辅助教学，让学生体会科学是漫长曲折的过程。 初步了解化学科学的发展历程，使学生认识到空气是一种混合物。 通过拉瓦锡测定空气组成实验，体会科学探究是化学科学研究的基本方法。 借鉴拉瓦锡对氧气含量测定的思想以及原理展开教学，分析得出测定空气中氧气含量的原理与思路、方法，关注知识的同时更加关注形成过程和科学方法。 使学生初步认识药品的选择原则 环节二 实验求真——测定空气中氧气的含量 【提问】你能否传承并发展拉瓦锡的思想，用不一样的实验来测定空气中氧气的含量？ 【追问】什么样的药品可以用来测定空气中氧气含量？请选择合适的反应？ 【小组讨论】请你根据所给仪器，构建密闭体系，画出实验装置图，并想一想如何检查装置的气密性。 【问题】实验需要测得哪些数据？ 【演示实验】给出实验步骤，阅读圈画操作细节，进行实验。 数字技术应用：将手机摄像头捕捉到的实验画面实时传递到希沃大屏上，使演示实验更加清晰直观。 【问题】停止加热后能否立刻读数？ 【小组讨论】哪些因素会导致实验数据不准确？完成表格。 【数据处理】待装置冷却至室温后，教师捏瘪气球，学生记录反应后注射器的读数，计算空气中的氧气含量。 【问题】现实中很多时候我们需要即时监测气体浓度，比如负压救护车、航天飞船中要实时监测空气中各成分的含量，能用刚才的实验方法吗？ 【演示】用氧气浓度传感器测定当前教室内的氧气浓度。 数字技术应用：氧气浓度传感器可以实现对环境中含氧量的动态监测。 学生思考后回答 学生在自主思考的前提下，小组讨论交流，汇报探究成果 学生思考后在教师的引导下回答问题 学生观看演示实验 学生在自主思考的前提下，小组讨论交流，汇报探究成果 学生认真计算 使学生意识到药品的选择不仅要满足只能消耗氧气和不生成气体的基本条件以外，还要从环保的角度考虑问题。 通过分析、对比科学家对空气的研究，体会科学家的思想并学习科学研究的基本方法。 通过对实验误差的分析，让学生体会定量研究方法的要求，培养严谨求实的科学态度。 让学生感受现代化实验技术手段的发展，传感器在化学科学实践及生产生活中的应用。 环节三 精益求精——完善空气成分 【问题】探究永无止境，空气中还有哪些神秘物质呢？ 【视频】瑞利发现稀有气体。 【问题】如果你在实验现场，你会有什么想法？ 【讲解】这是一场第三位小数带来的胜利，定量研究使科学家们发现了氩气的存在。你从中可以学到怎样的科学态度呢？ 【总结】正因为有科学家们对真理的不懈追求，最终完整的测定了空气的成分，百年传承，终解开空气的神秘面纱，这是人类勇于探索钻研品质的体现，也是定性、定量等科学方法取得的胜利！那现在你能说出空气中各成分及其含量了吗？ 学生观看视频 学生根据视频回答问题 学生依据图片完整的说出空气各成分及其含量 通过“稀有气体的发现”，让学生体会定量实验和误差分析对科学研究的重大作用。 感悟科学家崇尚真理、严谨求实的科学态度和勇于质疑、批判和创新的精神。 强化空气是一种混合物，含量测定都指的是体积分数。 评测练习： 1.小涛同学设计实验利用铁粉缓慢氧化来测定空气中氧气的含量，实验开始前的装置如图所示，下列有关该实验的说法错误的是（ ） A.实验原理:铁粉缓慢氧化消耗氧气，玻璃瓶内减少的体积即为氧气的体积 B.实验操作:等温度计的读数恢复至实验前时打开弹簧夹，记录量筒内剩余水的体积 C.预测现象:若实验操作正确，实验结束后从量筒流入琉璃瓶中水的体积应为40mL D.反思交流:装置漏气、铁粉的量不足等原因都会导致测定结果偏低 2.用图示装置测定空气中O2的体积分数。实验时，恒温加热玻璃管，从一侧注射器向另一侧注射器内缓慢推入空气，使空气缓缓流过铜网，待完全推入后读取注射器内空气的体积。然后左右来回推动，重复多次。下列说法正确的是（ ） A.可用木炭代替铜网进行实验 B.待连续两次读数相同时，停止加热 C.若铜网量不足，则测得结果偏大 D.加热状态下，待连续两次读数相同，由该数值可得实验结果 【本堂小结】 本堂课我们依托化学史认识空气的组成，并通过拉瓦锡测定空气成分的实验知道了利用化学方法可以实现物质的转化，从而测定混合物中某成分的含量，其中渗透的科学思维和科学家敢于质疑、严谨求实的科学态度值得我们每一位同学学习！ 六、作业设计 1.以“空气组成发展史”为主题，绘制手抄报； 2.利用生活中的材料自制测定某混合物成分的仪器，并写出测定方法和原理； 3.完成一份“空气成分与人类生活”的调研报告。 七、板书设计 ( 6 ) 学科网（北京）股份有限公司 $