1.1 走进化学科学（同步课件）化学鲁科版必修第一册

该高中化学课件围绕化学科学的形成发展、主要特征及探索空间展开，以“自然界山水美”与“复兴号创造”情境导入，通过分层研学任务（如古代制陶冶炼、近代化学里程碑、现代科研成果）搭建学习支架，衔接历史脉络与当代应用。 其亮点在于情境启思与任务驱动结合，以中国古代化学成就、屠呦呦青蒿素提取等实例，渗透科学态度与责任，培养科学思维。采用分层研学和典例剖析，助力学生构建化学观念，教师可通过当堂诊学检验成效，提升教学效率。

鲁科版必修第一册 第一章 认识化学科学 第1课时 走进化学科学 第1节 走进化学科学 1 化学科学的主要特征 2 化学科学的形成与发展 1 化学科学的探索空间 3 学习内容导览 2 1.通过不同时期人类对物质的探索，初步认识化学科学的形成过程及未来发展。 2.利用具体的实例，了解化学科学的主要特征和探索空间，形成科学的价值观。 重点：化学科学的含义与主要特征 。 难点：化学科学的主要特征。 素养锚定·课标定位 自然界的杰作—— 山水美 面对五彩缤纷的物质世界，人们从远古时代开始就一直在思索与探究：物质究竟是什么？物质是由什么组成的？物质为什么会发生变化，又是如何发生变化的？怎样有目的地实现物质转化、创造物质，更好地为人类的生存与发展服务？ 情境启思·任务缘起 走进化学科学 在漫长的思索与探究过程中，人们对物质世界的认识越来越深刻，并建立起化学科学。 化学科学是如何逐步形成与发展的？它有什么特征，又具有怎样的探索空间呢？ 情境启思·任务缘起 化学科学的形成与发展 01 6 一、化学科学的形成与发展 任务一 我国是发明制陶、冶炼、火药、造纸、酿造和印染等技术较早的国家。你了解多少？ 早在远古时代，我们的祖先就知道了如何取火和保存火种。可以说，从那时起人类就开始了“化学活动”。 分层研学·探理悟新 一、化学科学的形成与发展 任务一 我国是发明制陶、冶炼、火药、造纸、酿造和印染等技术较早的国家。你了解多少？ 在长期的生产和生活实践中，人们学会了烧制陶瓷、冶炼金属、酿造酒类。 分层研学·探理悟新 1.古代化学阶段 知识总结 在古代文明时期，化学并不是一门科学，只是在长期的生产生活实践中，人们积累了大量有关物质及其变化的实用知识和技能。 一、化学科学的形成与发展 李时珍《本草纲目》 宋应星《天工开物》 分层研学·探理悟新 任务二 思考：近代化学里程碑意义的事件有哪些？ 一、化学科学的形成与发展 1661年英国化学家波义耳提出化学元素的概念，标志着近代化学的诞生。 1774年法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，使近代化学取得了革命性的进展。 1803年英国科学家道尔顿提出了原子学说，为近代化学的发展奠定了坚实的基础。 1811年，意大利科学家阿伏伽德罗提出分子学说，系统的解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题。 1869年俄国化学家门捷列夫发现元素周期律，把化学元素及其化合物纳入一个统一的理论体系。 分层研学·探理悟新 2.近代化学阶段 知识总结 从1661年波义耳提出元素概念，到1869年门捷列夫发现元素周期律，化学逐渐成为自然科学领域中的一门基础学科。 一、化学科学的形成与发展 进入近代，化学科学体系逐渐形成。在实践活动的基础上，化学家经过不断的努力，建立起科学的元素观，提出了氧化学说、原子论和分子学说，发现了元素周期律，等等。这些成就成为近代化学发展的里程碑。 分层研学·探理悟新 任务三 讨论化学理论对于化学科学发展的贡献 一、化学科学的形成与发展 化学理论的创立或对有关化学规律的揭示，对于化学科学的发展有着极其重要的作用。请选择上述某一理论或规律，讨论其对于化学科学发展的贡献以及对于人们理解物质及其变化的作用。 物质世界的认识：由宏观到微观、由定性到定量、由静态到动态。 分层研学·探理悟新 3.现代化学阶段 知识总结 一、化学科学的形成与发展 ⑴现代化学发展中取得的重大成就 放射性元素的发现； 现代量子化学理论的建立； 化学热力学与动力学的开创性研究； 创造新分子的合成化学的崛起； 高分子化学的创立以及化学工业的快速发展等。 分层研学·探理悟新 3.现代化学阶段 知识总结 一、化学科学的形成与发展 ⑵现代化学发展带动的相关学科的发展 ①促进了生命科学的发展 ②化学科学促进了生态学的发展 ③化学科学和化学工业的发展 分层研学·探理悟新 知识总结 3.现代化学阶段 一、化学科学的形成与发展 ⑶我国科学家在化学研究中的重要成果（20世纪以来） 侯氏制碱法 1943年 1965年中国首次人工合成了牛胰岛素结晶 20世纪80年代合成核糖核酸 2015年屠呦呦提取青篙素获诺贝尔奖 分层研学·探理悟新 国家最高科学技术奖于2000 年正式设立，每年评审一次，是我国五个国家科学 技术奖（另外四个是国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖和中华 人民共和国国际科学技术合作奖）中等级最高的奖项，由国家主席亲自签署、颁发荣 誉证书和奖金。获奖者中许多科学家的研究领域都与化学密切相关，例如： 2007 年度：闵恩泽（1924—2016），石油化工催化剂专家。 2008 年度：徐光宪（1920—2015），量子化学、配位化学、萃取化学、稀土化学 及化学教育专家。 2010 年度：师昌绪（1918—2014），我国高温合金研究的奠基人，材料腐蚀领域 的开拓者。 2013 年度：张存浩（1928—），我国高能化学激光研究的奠基人，分子反应动力 学的奠基人之一。 2016 年度：屠呦呦（1930—），首先从中药青蒿中发现抗疟有效成分并成功提取 的药学家；赵忠贤（1941—），我国高温超导研究的奠基人之一。 2017 年度：王泽山（1935—），火炸药专家，含能材料专家。 研究领域与化学相关的国家最高科学技术奖获得者 任务四 资料在线阅读 一、化学科学的形成与发展 分层研学·探理悟新 【例1】下列说法错误的是（ ） A.远古人类的取火和保存火种，开始了“化学活动” B.二氧化硅是信息技术的关键材料 C.中国化学家侯德榜1943年改进联合制碱法，为我国化学工业发展和技术创新作出了重要贡献 D.中国科学家1965 年第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质结晶牛胰岛素，为人类揭开生命奥秘作出了贡献 B 一、化学科学的形成与发展 典例剖析·逻辑释疑 化学科学的主要特征 02 18 任务五 思考：化学科学的主要特征 二、化学科学的主要特征 分层研学·探理悟新 知识总结 1.化学科学的主要特征 ①化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。 二、化学科学的主要特征 ②其特征是从宏观和微观两个角度认识物质、以符号形式表征物质、在不同层面上创造物质。 分层研学·探理悟新 2.化学科学的创造性 二、化学科学的主要特征 知识总结 ①发现并提取自然界中已经存在的物质 分层研学·探理悟新 任务六 阅读图1-1-12，请你和小组同学交流、研讨 二、化学科学的主要特征 1.对屠呦呦启发很大的古代药方中使用了怎样的药物提取方法？这种提取方法与屠呦呦创造性采用的提取方法有何异同？青蒿素的提取利用了物质的哪些性质？屠呦呦工作的主要创新点表现在哪些方面？ 2.对青蒿素的相关研究经历了怎样的过程？这对于你了解化学科学的研究内容和重要特征有哪些启示？ 3.通过了解青蒿素的发现、研究与应用过程，你对科学家的科学态度和社会责任产生了哪些新的认识？ 分层研学·探理悟新 22 二、化学科学的主要特征 2.化学科学的创造性 ①发现并提取自然界中已经存在的物质 ①研究的缘起 疟疾曾经严重威胁全球人类的健康。自1967 年5 月23 日起，我国60 多个单位的500 多名科研人员联合研发抗疟新药。 ②提取有效成分 1969 年，屠呦呦研究小组发现中药青蒿具有抗疟效果，但用水煎熬青蒿所得提取物无效，青蒿的乙醇提取物药效也不高。后来，受到古代文献《肘后备急方·治寒热诸疟方》中“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”绞取方法的启发，屠呦呦使用沸点比乙醇更低的乙醚（34.6 ℃）来提取青蒿中的有关物质。 1971 年10 月4 日，屠呦呦在实验室中观察这种提取物对疟原虫的抑制作用时，发现其抑制率达到100%。 ④确定组成 1973 年，青蒿素分子结构的测定工作启动， 一大批化学工作者为此付出了艰苦卓绝的努力。他 们利用高分辨率质谱仪测得了青蒿素的相对分子质 量，再结合碳氢分析数据确定了青蒿素的分子式为 C15H22O5。但是，进一步确定青蒿素分子中 42 个原 子的空间排布成一难题。 ⑥合成与修饰 从1978 年到1984 年初，研究人员历时5 年多实现了青蒿素的全合成。青蒿素结构的测定和全合成的实现，为青 蒿素衍生药物（如双氢青蒿素、蒿甲醚）的开发奠定了基础。1986 年，青蒿素和双氢青蒿素获得一类新药证书。 ③获得晶体 屠呦呦研究小组继而致力于获取青蒿提取物中具有抗疟功效的活性化合物。1972 年初，研究小组成功分离并结晶出“青蒿素Ⅱ”（后称青蒿素），其抗疟功效在临床试验中得到证实。 ⑤测定结构 研究人员借助波谱数据和化学反应进行了大量研究，获知青蒿素分子的若干片段；1975 年，利用X 射线衍射技术攻克了许多难关，终于确定了青蒿素分子中各原子的空间位置。 ⑦广泛应用 世界卫生组织于2001 年向恶性疟疾流行的国家推荐以青蒿素为基础的联合疗法，于2004 年正式将青蒿素复方药物列为治疗疟疾的首选药物。 青蒿素问世以来，帮助全世界不计其数的人摆脱了疟疾的威胁。同时，青蒿素对于其他疾病的治疗作用也越来越多地被发现和应用。 分层研学·探理悟新 知识总结 二、化学科学的主要特征 对比 古方冷水绞汁 屠呦呦低温乙醚萃取法 溶剂 纯水（极性溶剂） 低沸点有机溶剂乙醚（弱极性） 温度 常温冷水，无加热 低温（乙醚沸点 35℃），全程低温回流，控制加热温度远低于水沸点 100℃ 分离方式 物理绞榨，仅挤出水溶性汁液 液 - 液萃取，利用溶解度差异分层分离，后续浓缩提纯 提取效率 青蒿素水溶性极差，汁液中有效成分含量极低，药效弱 青蒿素易溶于乙醚，萃取效率大幅提升，活性成分富集 适用形态 仅限新鲜青蒿 干青蒿、鲜青蒿均可工业化批量提取 纯度 杂质多（植物多糖、有机酸等水溶性杂质） 可多次萃取、脱杂，得到高纯度青蒿素粗品 对屠呦呦启发很大的古代药方中使用了怎样的药物提取方法？这种提取方法与屠呦呦创造性采用的提取方法有何异同？ 分层研学·探理悟新 2.化学科学的创造性 知识总结 ⑵根据需要创造出自然界中原本不存在的、具有特殊性质或功能的新物质。 二、化学科学的主要特征 化学家已发现和创造了上亿种物质。从这一角度来看，化学科学是一门具有创造性的科学。 分层研学·探理悟新 3.现代化学科学的研究方法 知识总结 二、化学科学的主要特征 ⑴各种分析和测试物质结构、跟踪化学反应过程的技术如波谱、色谱、X 射线衍射、飞秒化学、原子示踪等，成为现代化学研究的重要手段。 ⑵理论计算辅以计算机模拟来研究物质的结构、预测物质的反应活性、研究反应的微观过程等，成为现代化学研究的热点。 分层研学·探理悟新 化学科学的探索空间 03 27 任务七 探讨：现代化学具有庞大的学科体系 三、化学科学的探索空间 分层研学·探理悟新 28 1.从学科体系来分 知识总结 三、化学科学的探索空间 还有：量子化学、表面化学、配位化学、环境化学、生物化学、地球化学。 分层研学·探理悟新 三、化学科学的探索空间 2.从应用场景来分 知识总结 化学与材料 化学与能源 化学与医药 化学与环境 化学与生活 分层研学·探理悟新 30 三、化学科学的探索空间 3.在微观领域的探索 知识总结 化学家已能在微观层面上操纵分子和原子，组装分子材料、分子器件和分子机器等。 沙丘 沙粒 二氧化硅 二氧化硅晶体 将宏观与微观联系起来研究物质及其变化是化学的特点和魅力所在 分层研学·探理悟新 3.在微观领域的探索 知识总结 三、化学科学的探索空间 足球烯 纳米碳管 化学家已能在微观层面上操纵分子和原子，组装分子材料、分子器件和分子机器等。 分子齿轮 分层研学·探理悟新 任务八 探讨：捕捉化学反应中分子、原子动态影像的科研装置 三、化学科学的探索空间 光能够帮助人类认识客观世界。科学家利用不同波段的光（如红外线、紫外线、X 射线等）研发出各种科研装置，用于探测物质的结构及其变化。例如，“大连相干光源”由我国化学家设计、90%的仪器设备为我国自主研发，是当今世界上唯一运行在极紫外波段（紫外线中高频率的部分）的自由电子激光装置，也是世界上最亮的极紫外光源。这类先进的光源发出的高亮度光束可以捕捉到分子、原子在化学反应中的动态影像，能够用来给分子、原子“拍电影”，从而为观测分子的运动、揭示化学反应的微观过程、观测化学键成键和断键过程以及获得生物大分子的结构信息等研究提供强大的支撑，对于能源、化学、物理、生物、医学、材料等多个自然科学领域都具有革命性的推动作用。 分层研学·探理悟新 知识总结 4.化学科学将为生命科学的发展作出更大贡献 三、化学科学的探索空间 化学科学将大大提高信息科学的发展水平，指导人们研制功能各异的信息材料（主要是电子材料，如光电子材料），为传感技术、通信技术和计算机技术等的发展提供重要的物质基础。 分层研学·探理悟新 任务九 请从升学深造、职业发展、社会生活等方面畅想个人与化学科学的关系。 职业规划？ 升学深造 化学、应用化学、化学工程与工艺、生物工程、药学、材料科学…… 职业发展 化学家、化学工程师、生物化学家、环境学家、职业安全与健康专家、药剂师、教师…… 社会生活 环境保护、城乡建设、 交通出行、家居装修、服装材料、食品加工…… 三、化学科学的探索空间 分层研学·探理悟新 5.高中课程结构 三、化学科学的探索空间 知识总结 分层研学·探理悟新 必修课程 必修第一册 必修第二册 选择性必修课程 化学反应原理 物质结构与性质 有机化学基础 选修课程 实验化学 化学与社会 发展中的化学科学 走进化学科学 化学科学的形成与发展 化学科学的探索空间 古代化学阶段 近代化学阶段 现代化学发展中取得的重大成就 现代化学发展带动的相关学科的发展 化学科学的主要特征 化学科学的创造性 现代化学阶段 我国科学家在化学研究中的重要成果 从学科体系来分 从应用场景来分 在微观领域的探索 现代化学科学的研究方法 化学科学将为生命科学的发展作出更大贡献 高中课程结构 化学科学的主要特征 体系梳整·认知升华 1．在化学科学研究领域，下列不符合科学性的是 A．创造新分子 B．合成新物质 C．炼制“长生不老”的丹药 D．发现或制造新元素 2.下列能体现化学创造性的是 A．研究水的组成 B．发现氧气能支持燃烧 C．合成新型塑料 D．观察铁生锈的现象 C C 当堂诊学·成效校验 3．下列说法中正确的是 A．化学研究能认识分子和创造分子，但不能操纵分子和原子 B．化学不做实验，就什么都不知道 C．化学研究会造成严重的环境污染，最终人类将毁灭在化学物质中 D．化学科学具有十分广阔的探索空间，包括开发新的能源、合成新的物质、防治环境污染等 D 当堂诊学·成效校验 4.下列不符合当今化学研究方向的是(　　) A．发现新物质 B．合成新材料 C．研究化学反应的微观过程 D．研究化学反应中的原子守恒关系 D 当堂诊学·成效校验 5.下列发明或发现中，属于化学史上中国对世界作出重大贡献的是（    ） ①造纸        ②活字印刷术        ③火药        ④指南针        ⑤合成青蒿素 ⑥合成有机高分子材料        ⑦人工合成结晶牛胰岛素        ⑧提出原子—分子学说 A．①②③④⑧ B．①③⑤⑦ C．②④⑤⑦ D．⑤⑥⑦⑧ B 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 鲁科版必修第一册 https://www.zxxk.com/user/13354804 42 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf54.34.100 $