第二单元课题1 我们周围的空气(第1课时 空气的组成)教学设计-2026-2027学年九年级化学人教版上册

课题

课题1 我们周围的空气

授课时数

2

序数

第1课时

本课时内容

第一课时 空气的组成

课型

新授课

教学目标

1.化学观念：了解空气的主要成分及其体积分数，初步认识纯净物与混合物的概念，能区分常见的纯净物和混合物；理解“空气是由多种物质组成的混合物”这一核心观念，初步建立“物质分类”的意识。

2.科学思维：通过拉瓦锡测定空气组成实验和红磷燃烧实验的分析，学习科学家运用“定量实验—现象观察—推理结论”的科学探究方法；能通过对实验现象的观察与数据推理，分析空气中氧气的含量；初步形成证据推理与模型认知能力。

3.科学探究与实践：通过分析拉瓦锡测定空气组成实验及红磷燃烧测定氧气含量实验，初步学习设计简单实验方案、观察和描述实验现象；能对实验结果进行误差分析（如红磷不足、装置漏气、未冷却等），培养实验分析与评价能力。

4.科学态度与责任：通过了解科学家对空气组成的研究历程，感悟严谨求实的科学态度和科学探究的艰辛与乐趣；通过对空气组成的定量研究，认识实验在化学学习中的重要作用，增强对化学学习的兴趣。

教学重点

    空气的组成及各成分的含量；红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理及结论；纯净物与混合物的概念与区分。

教学难点

    红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理分析（压强变化、消耗氧气的体积等于进入水的体积）；实验误差的全面分析。

设计特色

1.“穿越科学史”情境导入：以人类认识空气组成的历史为线索（从古代哲学家认为空气是单一物质→舍勒和普利斯特里制得氧气→拉瓦锡定量测定→稀有气体的发现），让学生感受科学认识的渐进性。

2.“原理对比”突破难点：将拉瓦锡经典实验与红磷燃烧实验进行“原理—装置—操作—结论”四维对比，帮助学生建立“消耗气体→压强减小→液体倒吸→测定体积”的思维模型。

3.“误差诊疗室”深化定量思维：针对实验中可能出现的测量值偏大或偏小，组织学生分组“会诊”病因（红磷不足、装置漏气、未冷却等），培养批判性思维。

4.“实验设计迁移”拓展思维：引导学生思考“能否用木炭、蜡烛、铁丝代替红磷？”在讨论中加深对“反应物只能与氧气反应且生成物不能是气体”这一实验设计原则的理解。

5.数字化实验可视化（拓展） ：通过氧气传感器或压强传感器实时监测红磷燃烧过程中氧气浓度或压强的变化，将定性观察上升为定量分析。

教学准备

1.实验器材：集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、导管、烧杯、酒精灯、火柴、水槽（或水盆）、红磷（安全提示：需在通风橱中进行）。

2.教学材料：PPT课件（含拉瓦锡实验装置图、红磷燃烧实验动画、压强变化示意图、空气成分饼图、纯净物与混合物对比表、中考真题）、数字化实验数据图（氧气/压强传感器）;

导学案（含实验记录表、误差分析表、纯净物与混合物分类练习）、小组任务卡、评价量表。

提前检查装置气密性；准备红磷（注意安全）；若现场演示需准备通风橱；预设实验失败组的数据用于误差分析；准备数字化实验图像数据（若无设备可展示教材中的图例）

预   设   过   程

环节一：情境导入——空气的“存在之谜”

教师活动

学生活动

设计意图

1.演示趣味实验：将一个空的塑料瓶倒扣在盛满水的水槽中，向下压，观察现象（水无法上升到顶部，倾斜后有气泡冒出）。提问：“这个实验说明了什么？”

2.进一步追问：“空气确实存在，但它是一种单一的物质，还是由多种物质组成的？你能根据生活经验举例说明空气中可能含有哪些物质？”

3.引导学生从呼吸作用、光合作用、饼干变软等生活经验分析空气的成分。

引出课题：“今天，我们就通过科学家的研究历程，来探究空气的组成。”

1.观察实验现象，思考并回答：空气确实存在，占据空间。

2.根据生活经验讨论：

                  呼吸作用需要氧气 → 空气中含有氧气

                  光合作用需要二氧化碳 → 空气中含有二氧化碳

                  饼干久置变软 → 空气中含有水蒸气

3.产生认知冲突：空气到底由哪些物质组成？

明确本节课的探究任务。

通过趣味实验和生活经验双重引入，激发探究兴趣，自然引出“空气的组成”问题。体现“科学探究与实践”素养——从生活经验中发现问题。

环节二：科学史话——拉瓦锡的“伟大实验”

教师活动

学生活动

设计意图

1.展示拉瓦锡测定空气组成实验装置图（汞槽、玻璃钟罩、曲颈甑），讲述拉瓦锡实验的经典过程：

                  将汞放入密闭容器中连续加热12天，部分汞变为红色粉末（氧化汞），钟罩内汞液面上升。

                  将红色粉末加强热，得到汞和氧气，氧气的体积等于密闭容器中减少的体积。

2.展示化学反应原理：

汞 + 氧气 氧化汞

氧化汞 汞 + 氧气

3.提出三个核心问题（小组讨论）：

（1）曲颈甑中的汞和汞槽中的汞分别起什么作用？

（2）为什么钟罩内汞的液面会上升？

（3）什么现象能说明空气中氧气的含量？

总结：拉瓦锡的实验结论——空气由氧气和氮气组成。

1.阅读教材中拉瓦锡实验的介绍，观察实验装置图。

2.小组讨论三个核心问题：

（1）曲颈甑中的汞：与氧气反应，消耗氧气；汞槽中的汞：形成液封，通过液面变化指示气体体积变化。

（2）汞消耗氧气，生成固体氧化汞，密闭容器内气体减少，压强降低，外部大气压将汞压入钟罩，液面上升。

（3）钟罩内汞液面上升的体积 = 消耗的氧气体积。

记录实验结论：空气由氧气和氮气组成。

通过对拉瓦锡经典实验的分析，了解科学探究的历程和定量实验的方法。通过三个递进式问题，帮助学生理解实验原理（消耗气体→压强减小→液面上升）。体现“科学思维”素养——基于实验证据进行推理。

环节三：实验探究——红磷燃烧测定氧气含量

教师活动

学生活动

设计意图

1.过渡：“拉瓦锡用汞实验耗时12天且汞有毒，如何设计一个更安全、快速的实验来测定空气中氧气的含量？”

2.讲解红磷燃烧实验原理：

红磷 + 氧气 → 五氧化二磷（点燃），生成物为固体，不产生气体。

3.演示实验（或播放高清实验视频）：

（1）检查装置气密性。

（2）在集气瓶内加少量水（吸收热量和五氧化二磷），将水面以上分为5等份。

（3）点燃红磷，迅速伸入集气瓶，塞紧瓶塞。

（4）       待冷却至室温，打开弹簧夹，观察现象。

4.组织观察与讨论：

（1）红磷燃烧时观察到什么现象？

（2）为什么打开弹簧夹后水会进入集气瓶？

（3）进入集气瓶中水的体积约占原空气体积的多少？

5.归纳实验结论：氧气约占空气体积的1/5。

安全提示：红磷燃烧生成五氧化二磷有毒，实验应在通风橱中进行或使用视频替代。

1.观察红磷燃烧实验现象：

                  红磷燃烧，产生大量白烟（五氧化二磷固体）

                  放出热量

                  冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，水面上升约1/5

2.讨论并回答：

                  红磷消耗瓶中氧气，生成固体P₂O₅，瓶内气压减小，小于外界大气压，大气压将水压入瓶中。

                  进入水的体积约占瓶内空气总体积的1/5。

3.记录结论：氧气约占空气体积的1/5。

书写文字表达式：红磷 + 氧气 → 五氧化二磷（点燃）。

通过红磷燃烧实验，理解定量测定气体成分的方法。通过现象观察和原因分析，建立“消耗氧气→压强减小→液体倒吸→测定体积”的思维模型。体现“科学探究与实践”素养——通过实验现象获取证据。

环节四：误差诊疗——实验成败的“关键密码”

教师活动

学生活动

设计意图

1.提问：“为什么有的实验数据不等于1/5？可能有哪些原因？”

2.“误差诊疗室”小组活动：每组分析一种可能的误差原因，讨论对结果的影响（偏大还是偏小）。

（1）红磷不足 → 氧气未耗尽 → 偏小

（2）装置漏气 → 冷却时空气进入 → 偏小

（3）未冷却至室温就打开弹簧夹 → 气体膨胀 → 偏小

（4）点燃红磷后伸入过慢 → 瓶内空气

1.小组讨论，分析误差原因及对结果的影响。

2.记录关键结论：

                  红磷不足、装置漏气、未冷却→偏小

                  点燃后伸入过慢、弹簧夹未夹紧→偏大

通过误差分析，培养批判性思维和定量分析能力。通过“能否用其他物质代替红磷”的讨论，深化对实验设计原