3.1 分子和原子（课时1）课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件聚焦“分子和原子”课题，通过花香扩散、香水传播等生活情境导入，引导学生从品红扩散、氨水使酚酞变红等宏观现象推测微观粒子存在，构建“宏观现象-微观粒子-分子特性”的学习支架，帮助理解物质由分子构成及分子的基本特征。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，设计品红扩散（冷热水对比）、氨分子运动等实验，培养控制变量法和证据推理能力，结合科学思维建立宏观与微观的联系。通过“分子静止能否扩散”等问题链深化化学观念，学生能提升探究能力，教师可直接使用实验方案与问题设计优化教学。

课题1 分子和原子 授课人：学科网 01 物质由微观粒子构成的现象与实验 02 分子特性 03 分子运动现象探究 目录 学习目标 01 学习目标 化学观念： 通过分析花香扩散、湿衣变干、蔗糖溶解及品红扩散等现象，理解物质由不断运动的微观粒子（如分子）构成，认识分子具有质量小、体积小、不断运动和存在间隔的基本特征。 科学思维： 基于宏观现象与实验事实（如氨水使酚酞变红、大烧杯内颜色变化），运用分子模型进行推理，建立宏观现象与微观粒子运动之间的逻辑联系。 科学探究与实践： 通过完成氨分子运动探究实验的设计与操作，掌握对比实验方法，能规范观察、记录现象并依据证据得出分子运动的结论。 科学态度与责任： 基于扫描隧道显微镜观测分子与原子的真实图像及原子操控技术，体会科学实证精神，认同微观粒子研究对人类认知进步的重要价值。 课堂导入 02 课堂导入 同学们，想象一下：清晨路过校园里的桂花树，一阵微风拂过，你远远就闻到了沁人心脾的甜香；回到教室，发现同桌刚洒落的几滴香水，不到半分钟，前排同学就皱着鼻子喊“谁喷香水啦？”——那么，这些看不见、摸不着的气味，究竟是怎样从源头‘跑’到我们鼻子里的呢？ 更奇妙的是，一滴水中竟藏着约 个水分子，如果10亿人日夜不停地数，竟要3万多年才能数完！这背后的原因是什么？如此微小的粒子，凭什么能主宰花香的飘散、衣服的变干、糖水的变甜？ 如果我们把浓氨水悄悄藏在烧杯里，却不接触酚酞溶液，几分钟后，无色的酚酞却突然变红——如果分子真的静止不动，这种‘隔空显色’的现象又会怎样呢？ 物质由微观粒子构成的现象与实验 03 情境导入 走过花圃会闻到花香，湿衣服晾晒后变干，蔗糖放入水中“消失”却使水变甜——这些现象看似平常，却隐含着物质构成的深层奥秘。为什么气味能远距离传播？为什么液态水会“不见”？为什么固体蔗糖在水中“消失”后仍能尝到甜味？这些现象共同指向一个关键问题：物质是否由更小的、肉眼不可见的粒子构成？ 猜想与预测 学生A：可能是物质“碎”成了极小的颗粒，小到看不见，但还在水里。 学生B：我觉得这些小颗粒一直在动，所以能跑到空气里或水里各处。 学生C：蔗糖“消失”不是真的没了，而是分散成看不见的微粒，均匀混在水里。 方案设计与讨论 本实验通过观察品红在静置水中的变化，验证物质是否由运动的微观粒子构成。教材已明确采用“静置扩散法”：不搅拌、不振荡，仅依靠自然过程观察颜色分布变化，从而排除宏观外力干扰，突出粒子自发运动的特征。该方案简洁、安全、现象明显，符合初中生认知水平和实验条件。 1. 取一只洁净烧杯，加入约150 mL蒸馏水； 2. 用玻璃棒末端蘸取少量品红粉末，轻轻触碰水面中心； 3. 静置烧杯，避免震动或气流干扰； 4. 每隔1分钟观察并记录品红在水中的分布情况，持续5分钟； 5. 对比初始状态与最终状态的颜色均匀程度。 实验探究 现象记录与数据处理 时间（min） 现象描述 0 品红集中于水面一点，呈深红色小点 1 红色向下缓慢晕染，形成细长垂向色带 3 红色区域扩大，水体上半部呈淡红色，下半部仍近无色 5 整杯水呈均匀淡红色，无分层或沉淀 分析讨论 问题1（基础）：品红在静置水中如何变化？这一变化能否用肉眼直接看到粒子？ 参考答案：品红由局部集中逐渐扩散至整杯水，颜色由深变浅、由不均变均匀；该过程可观察到宏观颜色变化，但无法直接看到单个粒子，说明粒子尺度远小于可见光波长。 问题2（提高）：若水分子和品红粒子均静止不动，能否出现上述扩散现象？为什么？ 参考答案：不能。扩散现象的本质是粒子永不停息地做无规则运动，只有粒子运动才能使品红微粒自发进入水分子间隙，并逐渐分布均匀。 问题3（拓展）：从品红扩散类比解释：为何湿衣服晾晒后变干？蔗糖溶于水后甜味均匀？ 参考答案：水分子和水蒸气分子不断运动，离开衣物表面进入空气；蔗糖以分子或离子形式（如 ）分散到 分子间，因粒子运动而均匀分布，故整杯水均有甜味。 得出结论 物质由不断运动的、极其微小的粒子（分子、原子等）构成；这些粒子具有质量小、体积小、不断运动、存在间隔等基本特征。品红在水中自发扩散，是微观粒子运动的宏观证据。 物质由微观粒子构成的现象与实验 04 物质由微观粒子构成的现象与实验 题目1 【题文】：下列实验设计能达到实验目的的是（ ） A．验证铁生锈的条件 B．验证分子运动 C．探究同种溶质在不同溶剂中的溶解性 D．验证质量守恒定律 【解答】：C中碘分别加入水和汽油，现象明显（水层无色、油层紫红），可对比溶解性；A缺控制变量，B未隔绝空气干扰，D有气体逸出，均不严谨。选C。 【总结】：本题考查科学探究中实验设计的合理性，核心是控制变量与现象可观测性。解题需逐项分析是否满足“单一变量”“现象差异显著”“体系封闭”等基本要求，重点辨析分子运动类实验须排除气流干扰，溶解性实验需溶剂极性差异明显。 物质由微观粒子构成的现象与实验 题目2 【题文】：《本草纲目》记载艾条阴燃过程平缓持久。下列说法错误的是（ ） A．制绒增大表面积，加快燃烧 B．卷制致密减小接触面积，减缓燃烧 C．阴干时水分子间隔变大 D．用水熄灭艾条可降低其着火点 【解答】：着火点是物质固有属性，不可降低；水灭火是降温至着火点以下并隔绝氧气，D错误。选D。 【总结】：本题考查物理变化与化学变化的本质区别，重点辨析“着火点”为固定物理量，不可改变；而温度、接触面积、浓度等影响反应速率。解题关键在于区分宏观现象（熄灭）与微观本质（着火点不变），避免将降温误认为改变着火点。 分子特性 05 情境导入 清晨路过桂花树，远远就闻到甜香；晾晒的湿衣服，即使没见水滴落下，过几小时也变干了；冲泡咖啡时，一勺糖放入热水中，很快整杯水都变甜了……这些现象看似平常，却藏着一个共同秘密：看不见、摸不着的微小粒子，正在悄悄“跑”进我们的鼻子、离开衣服、混入水中。它们是什么？为什么能自发移动？又为何在热水里“跑”得更快？今天，我们就从科学家的“眼睛”出发，揭开微观世界的运动密码。 引导问题：如果肉眼看不见分子和原子，科学家凭什么说它们真实存在？这些图像究竟告诉我们什么？ 活动要求：观察教材图3-2和图3-3，对比分析图像中的信息，尝试用生活中的类比解释图像呈现的尺度与行为。 探究活动一：透过“超级眼睛”看分子与原子 探究活动一：透过“超级眼睛”看分子与原子 任务设计： 1. 基础任务（必做） 指出图3-2中（I）和（II）分别代表什么微粒，并说明判断依据（如形状、排列、标注等）； 描述图3-3中文字形成的原理，用“原子可被操控”这一事实，推断原子是否具有真实体积和位置。 2. 拓展任务（选做） 尝试用“乒乓球堆成汉字”类比图3-3，画出示意图并标注“每个球=1个硅原子”，说明该类比合理与局限之处； 查阅资料（教师提供简要科普卡片），思考：扫描隧道显微镜“看见”的是原子本身，还是其电子云轮廓？为什么图像不是彩色照片？ 探究活动一：透过“超级眼睛”看分子与原子 探究指引： 基础任务：图3-2（I）为有机物分子（呈链状/团簇状结构），（II）为银原子（近似圆点阵列）；图3-3显示单个硅原子被精准移走，证明原子是真实、有固定位置的实体微粒。 拓展任务：类比强调“离散性”与“可定位性”，但需指出原子并非刚性小球，其“边界”由电子概率分布决定；图像灰度反映表面电子密度，非光学成像。 探究活动一：透过“超级眼睛”看分子与原子 思考问题： 1. 图3-2中分子和原子图像为何都呈“颗粒状”？这暗示微观粒子具有什么基本特征？ 2. 图3-3中“用原子写字”需要极低温与超高真空环境，说明原子在通常条件下会怎样？ 参考答案： 1. 颗粒状图像表明分子、原子是真实存在的、具有个体边界的独立微粒，体现其“体积小但有形”的特性。 2. 原子在常温常压下处于不停运动状态，难以固定位置——这正是图3-3需极端条件才能实现“原子书写”的原因。 探究活动一：透过“超级眼睛”看分子与原子 活动总结： 科学仪器图像不是艺术想象，而是微观粒子存在性与个体性的直接证据。 分子、原子虽小，但具有确定的质量、体积和空间位置，是构成物质的真实单元。 原子能被“移动”，反向印证其在自然状态下并非静止，而是处于动态之中。 探究活动二：从数据中感受“小”与“多” 引导问题：1滴水里竟有1.67×10²¹个水分子？这个数字有多大？它如何帮助我们理解分子的“小”？ 活动要求：结合教材中水分子质量（ ）与1滴水分子数（ ），通过数量级换算与生活类比，建立对分子尺度的直观感知。 探究活动二：从数据中感受“小”与“多” 任务设计： 1. 基础任务（必做） 计算1滴水的总质量（单位：g），并与一粒芝麻（约0.02 g）比较； 用“人数×时间×速度”验证教材中“3万年数完”的估算是否合理（10亿人×每分钟100个×60×24×365）。 2. 拓展任务（选做） 设计一个新类比：若将1滴水中的水分子按1秒1个的速度连续数，需多少年？与地球年龄（约46亿年）比较； 思考：为什么用“数分子”来说明分子小？能否用“铺满操场”或“绕地球几圈”等空间类比？尝试设计并评估其科学性。 探究活动二：从数据中感受“小”与“多” 探究指引： 基础任务：1滴水≈0.05 g（1 mL ÷ 20 = 0.05 mL ≈ 0.05 g），远小于芝麻；计算得总数≈3.17×10¹⁶秒≈100万年（教材取近似值3万年，因实际数速受疲劳等影响，属合理简化）。 拓展任务：强调“时间类比”凸显不可操作性，“空间类比”需注意分子无固定大小形状，不宜简单等同于小球堆积；科学类比应尊重粒子运动性与间隙性。 探究活动二：从数据中感受“小”与“多” 思考问题： 1. 即使分子极小，为什么1滴水仍有可测质量？这反映了分子的什么属性？ 2. “数不完”是否意味着分子不可知？科学家如何绕过“数”的困难认识分子？ 参考答案： 1. 分子具有质量，大量分子聚集体现宏观质量，说明质量是分子的固有属性，且具有可加性。 2. 不依赖“逐个计数”，而是通过宏观现象（扩散、溶解）、物理量测量（阿伏伽德罗常数测定）、模型推演等方式间接认知分子。 探究活动二：从数据中感受“小”与“多” 活动总结： 分子的“小”是相对宏观尺度而言，其质量与体积虽微，但遵循可叠加的物理规律。 巨大数量级不是抽象数字，而是连接微观粒子与宏观现象的桥梁。 科学认知不依赖直接感知，而依靠证据链、模型与逻辑推理。 探究活动三：品红扩散的“热加速”之谜（教师演示实验） 引导问题：为什么热水中品红扩散更快？温度变化没有“推”它，分子自己为什么会“跑得更快”？ 活动要求：观看教师演示，聚焦颜色蔓延的速率差异，结合能量视角分析分子运动与温度的关系。 演示过程： 演示步骤：教师同时向两支盛有等量冷水（20℃）和热水（60℃）的烧杯中，用滴管在液面下同一深度各注入1滴品红溶液，静置观察； 观察要点：品红在水中的扩散范围、边缘清晰度、整体均匀化所需时间； 实验现象：热水中品红迅速晕染、边界模糊、30秒内基本均匀；冷水中扩散缓慢、呈明显色带、2分钟后仍局部集中。 探究活动三：品红扩散的“热加速”之谜（教师演示实验） 任务设计： 1. 基础任务（必做） 描述冷、热水中品红扩散现象的3个不同点，并对应写出分子层面的解释； 用“弹簧振子”类比：加热相当于给弹簧更多能量，振幅增大——分子运动如何类比？ 2. 拓展任务（选做） 绘制“分子运动快慢”示意图：用不同长度箭头表示冷、热水中水分子与品红分子的平均运动速率，并标注能量标签； 联系生活：解释“炒菜时香味比凉拌菜飘得远”“冬天腌肉比夏天慢”，用分子运动观点说明。 探究指引： 基础任务：①速率（快/慢）→分子动能不同；②均匀性（快达均匀）→碰撞更频繁；③边界（模糊/清晰）→运动方向更随机；弹簧类比中，振幅增大对应分子运动路径更长、速度更快。 拓展任务：示意图需体现矢量随机性与平均速率差异；生活实例强调温度影响分子动能，进而影响扩散速率与溶解速率。 探究活动三：品红扩散的“热加速”之谜（教师演示实验） 思考问题： 1. 如果把热水冷却回20℃，已均匀分散的品红分子会“自动聚回”成一滴吗？为什么？ 2. 扩散停止时（溶液均匀），分子是否还在运动？请从图像和数据中寻找依据。 参考答案： 1. 不会。扩散是自发过程，体现分子运动的无序性；聚回违反热力学第二定律，需外力干预（如蒸发结晶）。 2. 仍在运动。图3-2显示原子始终存在热振动；1滴水中分子数恒定，均匀≠静止，而是动态平衡——正向与反向运动概率相等。 探究活动三：品红扩散的“热加速”之谜（教师演示实验） 活动总结： 温度升高使分子获得更大动能，表现为运动速率加快、碰撞更频繁、方向更随机。 扩散是分子永不停息、无规则运动的宏观表现，温度是影响运动剧烈程度的关键因素。 “均匀”是动态结果，不是静态终点，微观粒子永远处于运动之中。 知识建构与总结 分子是真实存在的微观粒子：具有质量、体积和空间位置，可通过先进仪器直接观测与操控。 分子质量和体积都很小：单个分子不可感知，但大量分子的集体行为（如质量、体积、扩散）可被宏观测量与观察。 分子在永不停息地做无规则运动：温度越高，分子运动越剧烈；扩散、挥发、溶解等现象都是分子运动的证据。 分子运动具有能量依赖性：加热增加分子动能，不改变分子种类与化学性质，只影响运动状态——这是物理变化的微观本质。 分子特性 06 分子特性 题目1 【题文】：下列实验设计中，能达到探究目的的是（ ） A．探究不同催化剂的催化效果 B．验证质量守恒定律 C．探究温度对分子运动的影响 D．探究铁生锈是否需要水 【解答】：D中控制变量（有水/无水），对比铁钉是否生锈，能达成探究目的；A缺催化剂种类对照，B未密闭导致气体逸出，C两烧杯未控温一致，均不合理。选D。 【总结】：本题考查控制变量法在分子性质与化学变化实验中的应用。解题要点是识别实验设计是否具备单一变量、有效对照和可观察现象。解答此类题需逐一分析各选项的变量控制是否合理、现象是否可归因于目标因素。 分子特性 题目2 【题文】：《本草纲目》记载艾条阴燃过程，下列说法错误的是（ ） A．制绒增大接触面积，更易燃 B．卷制致密减小接触面积，减缓燃烧 C．阴干时水分子间隔增大 D．用水熄灭艾条是因降低了其着火点 【解答】：着火点是物质固有属性，不可降低；水灭火是降温至着火点以下并隔绝氧气，D错误。选D。 【总结】：本题考查分子特性与燃烧条件的综合理解。重点辨析分子间隔变化（物理变化）、接触面积对反应速率的影响，以及着火点的本质（固定值，不可改变）。解题关键在于区分“降温至着火点以下”与“降低着火点”的概念差异。 分子运动现象探究 07 情境导入 生活中，我们常能闻到远处飘来的花香、饭菜的香气，甚至打开香水瓶盖后，很快整个房间都能闻到香味。这些现象说明：物质的气味似乎“自己跑”到了空气中，又“跑”进了我们的鼻子里。那么，这种“跑”究竟是怎样发生的？是微小的粒子在运动吗？如果粒子真的在运动，我们能否设计实验“看见”它们的运动？ 基础问题：为什么隔着一段距离就能闻到气味？ 提高问题：如何用可见的现象证明不可见的分子在运动？ 拓展问题：如果把该实验中的氨水换成酒精，还能观察到类似现象吗？为什么？ 猜想与预测 学生A：酚酞本身无色，遇到碱性物质变红，氨水呈碱性，所以滴加氨水后溶液会变红——这说明氨分子扩散到了水中。 学生B：两个烧杯被大烧杯罩住后，A中溶液慢慢变红，而A中并未直接加入氨水，说明氨分子从B烧杯“跑”到了A烧杯里。 学生C：如果分子不运动，A烧杯里的酚酞溶液就永远不会变红；现在它变红了，说明分子确实在不停地运动。 方案设计与讨论 本实验利用氨分子（ ）的挥发性和碱性，以及酚酞遇碱变红的特性，将不可见的分子运动转化为可见的颜色变化。氨易溶于水且具有较强挥发性，在常温下可自发扩散至空气中；酚酞作为酸碱指示剂，在pH＞8.2时由无色变为红色。因此，当氨分子从浓氨水中逸出、扩散至含酚酞的蒸馏水中时，即发生局部碱化，引发颜色变化。该方案无需加热、无危险气体大量释放，现象明显、操作安全，适合作为分子运动的宏观证据。 （1）向盛有20 mL蒸馏水的小烧杯A中滴入5–6滴酚酞溶液，搅拌均匀，观察溶液颜色。 （2）从烧杯A中取少量溶液置于试管中，向其中逐滴加入浓氨水，边加边振荡，观察颜色变化。 （3）另取小烧杯B，加入5 mL浓氨水；将烧杯A（含酚酞水溶液）与烧杯B并置在实验台上；用一个干燥洁净的大烧杯罩住A、B两个小烧杯（确保密闭性良好）。静置观察3–5分钟。 实验探究 现象记录与数据处理 实验编号 现象 分析 （1） 溶液呈无色透明 酚酞在中性或酸性水中为无色，蒸馏水呈中性，故不变色 （2） 溶液由无色逐渐变为红色 浓氨水显碱性， ， 使酚酞变红 （3） 烧杯A中溶液由上至下缓慢变红（约2–4分钟），烧杯B中无颜色变化 氨分子从B中挥发，在空气中扩散，进入A中水溶液，形成碱性环境，使酚酞变红 分析讨论 问题1（基础）：实验（2）中溶液变红说明什么？ 参考答案：说明氨水呈碱性，能电离出 ，使酚酞指示剂发生颜色变化，验证了氨溶于水后产生碱性微粒。 问题2（提高）：实验（3）中烧杯A未接触氨水却变红，能否说明分子在运动？请从微观角度解释该现象。 参考答案：能。氨分子（ ）不断做无规则运动，从浓氨水中挥发进入空气，再扩散至烧杯A的液面上方，并溶解于水中生成 ，导致酚酞变红。该过程无需外力驱动，证明分子在永不停息地运动。 问题3（拓展）：若将大烧杯换成带孔的玻璃罩，或置于通风处，现象有何不同？为什么？ 参考答案：变红速度明显减慢甚至不明显。因为孔隙或气流加速了氨分子的散失，降低了其在A烧杯上方的局部浓度，减少了氨分子溶入水中的机会，说明分子运动受环境密闭程度影响。 得出结论 分子在永不停息地做无规则运动；温度越高、分子质量越小、环境越密闭，运动表现越明显；该运动是物质发生扩散现象的根本原因。 实验反思 实验改进：可在烧杯A中预先滴加少量稀NaOH溶液作对照，排除空气成分干扰；或用滤纸条蘸取酚酞溶液悬于大烧杯内壁，更直观显示气体上升扩散路径。 误差分析：烧杯未干燥、环境温度过低、大烧杯罩盖不严，均会导致氨分子逸散，延缓或减弱变色现象。 安全环保：浓氨水有刺激性气味，应在通风良好处操作，避免吸入高浓度氨气；实验后废液集中回收，不可直接倒入下水道。 方法迁移：类似原理可用于探究HCl与氨气的相遇生成白烟（ ），同样体现分子运动与扩散。 分子运动现象探究 08 分子运动现象探究 题目1 【题文】：下列关于宏观事实的微观解释错误的是（ ） A．水通直流电分解，是因为水分子被破坏，形成新的分子 B．20 mL水与20 mL酒精混合后体积小于40 mL，是因为混合后分子数目减少 C．水和双氧水的化学性质不同，是因为构成它们的分子不同 D．碳和硫原子的化学性质不同，是因为它们原子的最外层电子数不同 【解答】：B错误。混合后体积减小是因分子间有间隔，水分子与酒精分子相互填充空隙，分子总数不变。 【总结】：本题考查宏观现象与微观本质的对应关系。解题关键在于区分“分子数目变化”与“分子间隔变化”，明确分子种类、数目、间隔及结构对性质的影响。同类题需紧扣“分子是否改变”“数目是否守恒”“间隔是否可变”三要素分析。 分子运动现象探究 题目2 【题文】：下列对于分子、原子、离子的认识，正确的是（ ） A．原子是最小的粒子，不可再分 B．氢气能压缩是因为分子间有间隔 C．钠原子和氯原子构成了氯化钠分子 D．原子变离子，电子层数一定改变 【解答】：B正确。气体可压缩说明分子间存在可缩小的间隔；A错（原子可分）；C错（氯化钠由 和 构成，无分子）；D错（如 电子层数减少，但 电子层数不变）。 【总结】：本题考查微粒基本性质与物质构成方式。需掌握分子间隔决定物理压缩性、原子可再分为质子中子电子、离子化合物无分子、电子得失对电子层数影响等核心概念。解题时应逐项用定义和事实验证，排除以偏概全选项。 课堂总结 09 01 课堂总结 课堂练习 10 【题文】我国科学家实现了世界上最大化学链碳捕集的成功试验，捕集到的高浓度CO2与H2O反应制甲醇（化学式为CH3OH）的微观示意图如图所示。下列说法正确的是 A．该反应前后不改变的是碳原子，氧原子，氢原子。 B．参加反应的CO2与H2O的分子个数比为1∶1 C．该反应类型是化合反应 D．反应生成的甲醇和氧气的质量比为3∶2 【答案】A 课堂练习 感谢聆听 Thank You $