2.1我们周围的空气教案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该教案聚焦“我们周围的空气”核心知识，涵盖空气组成、氧气含量测定、纯净物与混合物及空气资源保护。通过塑料袋压缩实验导入，从拉瓦锡定量研究到红磷燃烧实验探究，构建“组成—性质—用途—保护”的学习支架。 以核心素养为导向，突出科学探究与实践，如红磷燃烧完整探究过程培养证据推理能力，结合化学史和环保案例渗透科学态度与责任。结构化教学流程与“教—学—评”一体化设计，助力学生建构知识网络，也为教师提供清晰教学路径。

人教版（2024）九年级化学上册 · 第二单元课题1 · 我们周围的空气 · 核心素养教案 人教版（2024）九年级化学上册 第二单元 空气和氧气 课题1 我们周围的空气 课 型 新授课（2课时） 适用年级 九年级 教材依据 人教版《义务教育教科书·化学》九年级上册（2024版）第二单元课题1 课标依据 《义务教育化学课程标准（2022年版）》 — 核心素养导向教学设计 — 一、教材分析 本课题选自人教版（2024版）九年级化学上册第二单元「空气和氧气」的课题1「我们周围的空气」，是初中化学「身边的化学物质」学习主题中的重要起始内容。教材按照「空气是由什么组成的 → 空气是一种宝贵的资源 → 保护大气环境」的逻辑主线展开，将化学史（拉瓦锡定量实验）、实验探究（红磷燃烧测定氧气含量）、物质分类（纯净物与混合物）、物质性质与用途、环境保护等内容有机融合，体现了「从生活走向化学，从化学走向社会」的课程理念。 教材通过拉瓦锡研究空气成分的化学史，让学生感受科学家「定量研究」的思想方法；通过「实验2-1 测定空气里氧气的含量」，让学生经历「提出问题—设计方案—实施实验—获取证据—分析推理—形成结论」的完整科学探究过程；通过空气成分的精确测定数据，自然过渡到「纯净物与混合物」的分类观念；最后从「空气是一种宝贵的资源」和「保护大气环境」两个角度，落实「科学态度与责任」素养。 二、学情分析 学生在小学科学和初中生物课程中已对空气的存在和「空气中有氧气」有初步感性认识，能列举空气与呼吸、燃烧的关系，但缺乏对空气成分的定量认知，更未从化学学科视角认识空气的组成。九年级学生已具备一定的实验观察能力和逻辑推理能力，对「测定空气中氧气含量」这类定量实验有较强的探究兴趣，但在「现象→推理→结论」的逻辑链条建构、误差原因的归因分析、以及「性质决定用途」的观念建立方面仍需教师引导。此外，学生对「混合物」与「纯净物」的辨析容易混淆，需要借助具体物质实例反复建构。 三、核心素养目标 依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》中化学课程要培养的核心素养——「化学观念」「科学思维」「科学探究与实践」「科学态度与责任」四个维度，结合本课题教学内容，制定如下素养目标： 化学观念 ① 知道空气是由氮气、氧气、稀有气体等多种物质组成的混合物，能说出各成分的体积分数；② 初步建立「物质分类」观念，能区分纯净物与混合物，知道混合物中各成分保持各自的性质；③ 初步形成「性质决定用途」的观念，能将氧气、氮气、稀有气体的性质与其用途建立联系。 科学思维 ① 能通过分析拉瓦锡实验和红磷燃烧实验的现象，进行「现象→推理→结论」的逻辑思维训练；② 能对「集气瓶内水面上升约1/5」的实验事实进行解释和推理，认识「压强差」产生的原因；③ 能对实验误差（偏大/偏小）进行初步的归因分析，发展证据推理能力。 科学探究 与实践 ① 能完整经历「明确目的→设计方案→实施实验→获取证据→分析推理→形成结论」的科学探究过程；② 能规范使用集气瓶、燃烧匙、弹簧夹等仪器，安全地进行红磷燃烧实验；③ 能观察、记录实验现象，基于证据得出结论，并能用文字表达式表征化学反应（红磷+氧气 → 五氧化二磷）。 科学态度 与责任 ① 通过了解拉瓦锡等科学家研究空气成分的历史，体会科学家严谨求实、持之以恒的科学精神；② 认识空气是人类赖以生存的重要自然资源，树立珍惜资源、保护环境的意识；③ 了解空气污染的危害和防治措施，增强社会责任感和参与意识，形成绿色化学的初步观念。 四、教学重点与难点 教学重点 ① 用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量（实验原理、现象、结论）；② 空气的成分及各成分的体积分数；③ 纯净物与混合物的概念区分；④ 氧气、氮气、稀有气体的主要性质和用途。 教学难点 ① 红磷燃烧实验中「压强差」原理的理解与解释；② 「混合物」与「纯净物」的辨析（从宏观组成与微观构成两个角度）；③ 由氮气「不燃烧、不支持燃烧、难溶于水」的性质推理其在实验中的角色；④ 从「性质决定用途」的角度自主建构物质用途的认识模型。 五、教学准备 教师：集气瓶、燃烧匙、酒精灯、弹簧夹、乳胶管、导管、烧杯、红磷、水、火柴；多媒体课件（含拉瓦锡实验视频、红磷燃烧实验视频、空气污染视频）；传感器演示装置（选做）。 学生：教材、学案、练习本。 六、教学过程 ▸ 第一课时 空气是由什么组成的 / 空气的成分 / 纯净物与混合物 环节一：情境导入，引发猜想（约5分钟） 【任务】 感知空气的存在，提出关于空气成分的猜想。 【教师活动】 ① 展示塑料袋收集空气的演示：将空塑料袋扎紧，请学生尝试压缩，感受空气的存在。 ② 提问："我们每天都在呼吸空气，你猜空气里有哪些气体？它们各占多少？" ③ 引出课题：今天我们就来研究「我们周围的空气」。 【学生活动】 ① 观察实验，感受空气虽看不见却真实存在。 ② 根据生活经验猜想：空气中含有氧气、氮气、二氧化碳等。 ③ 明确本节课的学习目标。 【设计意图】 从学生熟悉的生活经验出发，通过简单实验激发兴趣，引发认知冲突，自然引入课题，落实「科学态度与责任」中关注身边物质的意识。 环节二：化学史话，拉瓦锡实验（约10分钟） 【任务】 了解科学家是如何用定量方法研究空气成分的。 【教师活动】 ① 讲述：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。 ② 引导学生阅读教材第26页，展示拉瓦锡实验装置图（图2-2）。 ③ 讲解拉瓦锡实验的两个关键反应： 汞 + 氧气 → 氧化汞（加热） 氧化汞 → 汞 + 氧气（加强热） ④ 归纳结论：空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5，氮气约占4/5。 【学生活动】 ① 阅读教材，提取拉瓦锡实验的关键信息。 ② 讨论：拉瓦锡为什么能将空气分成「1/5」和「4/5」两部分？ ③ 记录两个反应的文字表达式，体会「定量研究」的思想方法。 【设计意图】 通过化学史学习，让学生体会科学家严谨的定量研究方法和「现象→推理→结论」的科学思维，落实「科学思维」和「科学态度与责任」素养，感受科学发展的历程。 环节三：实验探究——测定空气中氧气的含量（约20分钟） 【任务】 仿照拉瓦锡实验原理，用红磷燃烧法测定空气中氧气的含量。 【教师活动】 ① 提出问题："拉瓦锡的实验装置复杂，我们今天能用更简单的装置来测定氧气含量吗？" ② 讲解实验原理：红磷在密闭集气瓶中燃烧，消耗氧气，使瓶内气体减少、压强降低；冷却后打开弹簧夹，大气压将水压入集气瓶，进入水的体积 = 消耗的氧气体积。 ③ 演示【实验2-1】： a. 在集气瓶内加入少量水，将水面上方空间分为5等份并做好标记； b. 用弹簧夹夹紧乳胶管； c. 点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶并塞紧橡胶塞； d. 待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹。 ④ 引导学生描述现象、书写文字表达式： 红磷 + 氧气 → 五氧化二磷（点燃） 【学生活动】 ① 观察实验现象：红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；冷却后打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，约占瓶内空气体积的1/5。 ② 归纳实验结论：氧气约占空气总体积的1/5。 ③ 思考讨论： a. 红磷熄灭说明氮气能否支持燃烧？ b. 水面不再上升说明氮气是否易溶于水？ ④ 书写反应的文字表达式。 【设计意图】 本环节是本节课的核心。学生完整经历科学探究的六个环节，在「观察现象→获取证据→推理结论」的过程中发展「科学探究与实践」和「科学思维」素养。通过「思考与讨论」栏目，引导学生从实验事实中推理氮气的物理性质（难溶于水）和化学性质（不燃烧、不支持燃烧）。 环节四：误差分析与药品选择（约5分钟） 【任务】 分析实验结果偏大/偏小的原因，理解实验的关键控制点。 【教师活动】 ① 组织讨论："如果测得的水的体积小于1/5，可能的原因是什么？大于1/5呢？" ② 归纳小结： 偏小：红磷量不足；装置漏气；未冷却至室温就打开弹簧夹。 偏大：弹簧夹未夹紧；燃烧匙伸入过慢，瓶内气体受热膨胀逸出。 ③ 追问："能否用木炭、硫、铁丝代替红磷？"引导学生从「生成物状态」角度分析。 【学生活动】 ① 分组讨论，尝试归因。 ② 得出结论：药品选择原则——能在空气中燃烧、只与氧气反应、生成物为固体（不占气体体积）。 ③ 理解：木炭、硫燃烧生成气体，无法产生压强差；铁丝在空气中不能燃烧。 【设计意图】 通过误差分析和药品选择的讨论，深化对实验原理的理解，发展「证据推理」能力。注意：按教材编写意图，误差分析以理解原理为主，不刻意拔高难度，避免偏离教学重点。 ▸ 第一课时（续） 空气的成分 / 纯净物与混合物 环节五：归纳空气的成分（约5分钟） 【任务】 知道空气各成分的体积分数。 【教师活动】 ① 讲述：后来人们又发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气，还有其他成分。目前人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。 ② 展示「空气成分示意图」（图2-3），引导学生记忆体积分数。 ③ 板书：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。 【学生活动】 ① 阅读教材第27页，记忆空气成分数据。 ② 完成填空练习，巩固各成分的体积分数。 ③ 体会：空气是多种气体的混合物。 【设计意图】 从「定性发现」上升到「定量测定」，让学生认识到科学测量技术的进步推动了人类对空气认识的深化，落实「化学观念」中「物质的多样性」认识。 环节六：建构纯净物与混合物（约8分钟） 【任务】 从组成角度对物质进行分类，建立纯净物与混合物的概念。 【教师活动】 ① 提问引导："空气中含有氮气、氧气等多种物质，而氮气只含氮气一种物质，这两者有什么不同？" ② 给出定义： · 混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质。组成混合物的各成分保持它们各自的性质。 · 纯净物：只由一种物质组成的物质，可以用化学符号表示。 ③ 举例对比：空气（混合物）vs 氮气N₂、氧气O₂、二氧化碳CO₂（纯净物）。 【学生活动】 ① 对比分析，归纳两类物质的本质区别：是否由同一种物质组成。 ② 完成教材中的判断练习：冰水混合物、洁净的空气、镁、红磷、海水、五氧化二磷等。 ③ 建立「宏观组成→物质分类」的思维模型。 【设计意图】 「分类」是化学学习的重要方法。通过对比分析，帮助学生从宏观组成角度建立物质分类观，为后续学习单质、化合物、氧化物等概念奠定基础，落实「化学观念」素养。 环节七：第一课时小结（约2分钟） 【任务】 梳理第一课时核心知识。 【教师活动】 ① 引导学生用思维导图梳理：拉瓦锡实验 → 红磷测定O₂含量 → 空气成分（体积分数）→ 纯净物与混合物。 ② 强调核心结论：空气是混合物，O₂约占1/5。 【学生活动】 ① 回顾本节课的知识链条。 ② 在学案上完成知识框架图。 【设计意图】 帮助学生建构结构化的知识网络，形成「空气是由多种物质组成的混合物」的核心观念。 ▸ 第二课时 空气是一种宝贵的资源 / 保护大气环境 环节一：复习导入（约3分钟） 【任务】 回顾上节课核心内容，引出「空气是宝贵资源」的主题。 【教师活动】 ① 提问："通过上节课的学习，我们知道空气中含有哪些成分？各占多少？" ② 过渡："空气不仅是混合物，更是人类生产活动的重要资源。今天我们就来了解空气各成分的用途和保护。" 【学生活动】 ① 回答：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%等。 ② 明确本节课学习任务。 【设计意图】 通过复习建立课时之间的联系，形成「组成→性质→用途→保护」的完整认识链条。 环节二：氧气的性质和用途（约8分钟） 【任务】 认识氧气的主要性质和用途，建立「性质决定用途」的观念。 【教师活动】 ① 引导学生回顾氧气的性质：供给呼吸、支持燃烧（助燃性）。 ② 展示图片/视频，对应讲解用途： · 供给呼吸 → 动植物呼吸、潜水、医疗急救、登山等。 · 支持燃烧 → 炼钢、气焊、气割、航天、化工生产等。 ③ 强调：氧气能支持燃烧，但氧气本身不可燃，不能作燃料。 【学生活动】 ① 回忆并归纳氧气的两大用途。 ② 完成教材第28页相关内容的阅读与填空。 ③ 辨析："氧气能支持燃烧，所以氧气是燃料"——此说法错误，氧气是助燃剂而非燃料。 【设计意图】 从学生已有的氧气性质认知出发，通过「性质→用途」的对应，帮助学生建立「性质决定用途」的化学观念，纠正「氧气可作燃料」的常见迷思概念。 环节三：氮气的性质和用途（约10分钟） 【任务】 通过「思考与讨论」归纳氮气的物理性质，认识氮气的主要用途。 【教师活动】 ① 组织完成教材第34页「思考与讨论」：根据日常生活经验及实验事实，填写氮气物理性质表。 颜色：无色；气味：无臭；标准状况下密度：1.251 g/L；熔点：-210℃；沸点：-196℃；是否易溶于水：否。 ② 归纳氮气的化学性质：不活泼，一般情况下不燃烧也不支持燃烧。 ③ 讲解氮气用途： · 制硝酸和氮肥的重要原料； · 用作保护气（焊接金属、灯泡充氮、食品包装充氮防腐）； · 液氮用于医疗冷冻麻醉手术、超导材料的低温环境。 【学生活动】 ① 完成「思考与讨论」表格，归纳氮气的物理性质。 ② 从红磷燃烧实验中推理：氮气不燃烧、不支持燃烧、难溶于水。 ③ 体会「性质（不活泼）→ 用途（保护气）」的对应关系。 【设计意图】 通过教材中的「思考与讨论」栏目，引导学生从实验事实中推理物质性质，再将性质与用途建立联系，既发展「科学思维」，又落实「化学观念」中的「性质决定用途」。 环节四：稀有气体的性质和用途（约8分钟） 【任务】 认识稀有气体的组成、性质和广泛用途。 【教师活动】 ① 讲述：稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡，都是无色无味的气体，化学性质很不活泼（曾称「惰性气体」）。 ② 展示图2-8「稀有气体的用途」，讲解： · 通电时发出不同颜色的光 → 航标灯、照明灯、闪光灯、霓虹灯等电光源； · 化学性质很不活泼 → 保护气（焊接精密零件、半导体加工）； · 氦气密度小 → 探空气球； · 液态氦温度极低 → 营造低温环境（磁共振成像仪超导磁体冷却）。 ③ 补充：氖灯发红光（航标灯、测电笔）；氙灯发强白光（「人造小太阳」、汽车前灯、电影放映机）。 【学生活动】 ① 阅读教材第29页，归纳稀有气体的性质和用途。 ② 讨论：为什么稀有气体能做保护气？为什么能制霓虹灯？ ③ 建立「性质→用途」的对应关系表。 【设计意图】 通过具体实例帮助学生建立「物质性质决定用途」的认识模型，拓宽对「空气是宝贵资源」的理解，落实「化学观念」素养。 环节五：保护大气环境（约10分钟） 【任务】 认识空气污染的来源、危害及防治措施，增强环保意识。 【教师活动】 ① 展示图片/视频：雾霾、酸雨、臭氧层空洞等。 ② 讲解空气污染物： · 有害气体：二氧化硫SO₂、一氧化碳CO、二氧化氮NO₂、臭氧O₃等； · 烟尘：可吸入颗粒物（PM₁₀）、细颗粒物（PM₂.₅）。 ③ 说明危害：损害人体健康、影响作物生长、破坏生态平衡，与臭氧层破坏、酸雨、全球气候变暖有关。 ④ 介绍空气质量指数（AQI）：指数越大，空气质量级别越高，空气质量越差。 ⑤ 讲解防治措施： · 使用清洁能源； · 工厂废气处理达标后排放； · 减少化石燃料燃烧； · 积极植树造林、种草。 ⑥ 强调：CO₂本身无毒，未计入空气污染指数，但CO₂含量过高会加剧温室效应。 【学生活动】 ① 结合生活经验，列举身边的空气污染现象。 ② 讨论：PM₂.₅为什么对人体危害特别大？ ③ 思考：作为中学生，我们能为保护大气环境做些什么？ ④ 形成共识：绿色出行、节约能源、爱护植被。 【设计意图】 将化学知识与社会热点（雾霾、碳中和）紧密结合，帮助学生认识化学在解决环境问题中的重要作用，增强「科学态度与责任」素养，树立「绿水青山就是金山银山」的环保意识。 环节六：课堂总结与评价（约6分钟） 【任务】 建构本课题完整知识网络，进行「教—学—评」一体化评价。 【教师活动】 ① 引导学生用思维导图总结： 空气是由什么组成的（拉瓦锡、红磷实验）→ 空气的成分（体积分数）→ 纯净物与混合物 → 空气是宝贵资源（O₂、N₂、稀有气体）→ 保护大气环境。 ② 出示评价量规，组织学生自评与互评。 ③ 布置作业。 【学生活动】 ① 在学案上完成本课题知识框架图。 ② 对照评价量规进行自评，反思学习表现。 ③ 记录作业要求。 【设计意图】 通过结构化总结帮助学生形成系统化认识；通过评价量规实现「教—学—评」一体化，诊断核心素养发展目标达成情况。 七、板书设计 采用思维导图式板书，左侧为「组成与分类」，右侧为「性质与用途」，中间以「空气」为核心连接。 左侧：组成与分类 中心：空气 右侧：性质与用途 · 拉瓦锡实验 → O₂约占1/5 · 红磷燃烧测定O₂含量 · 空气成分（体积分数）： N₂ 78% O₂ 21% 稀有气体 0.94% CO₂ 0.03% 其他 0.03% · 纯净物 vs 混合物 我们周围的空气 （混合物） · 氧气：供给呼吸、支持燃烧 · 氮气：保护气、制硝酸和氮肥、液氮冷冻 · 稀有气体：电光源、保护气、探空气球、低温环境 · 保护大气环境：减少污染、使用清洁能源、植树造林 八、「教—学—评」一体化评价设计 依据核心素养四个维度制定评价量规，采用「优秀 / 良好 / 待改进」三级水平描述，贯穿课堂表现、实验操作、学案完成、课后作业等多元评价方式。 素养维度 优秀 良好 待改进 化学观念 能准确说出空气各成分体积分数，能独立区分纯净物与混合物，能熟练运用「性质决定用途」解释物质应用。 能说出主要成分体积分数，能在提示下区分纯净物与混合物，能举出性质与用途的对应实例。 对空气成分数据记忆模糊，混淆纯净物与混合物，不能建立性质与用途的联系。 科学思维 能独立解释红磷实验中压强差的产生原因，能完整地进行「现象→推理→结论」的逻辑表达。 能在引导下解释实验原理，推理链条基本完整。 只能描述表面现象，不能进行推理分析。 科学探究 与实践 能规范描述实验步骤、现象和结论，文字表达式书写正确，能主动参与讨论并提出见解。 能描述主要实验现象和结论，文字表达式偶有疏漏。 实验描述不完整，抓不住关键现象。 科学态度 与责任 能主动关注空气质量，能提出具体的环保行动建议，表现出对科学史的浓厚兴趣。 能说出空气污染的危害和基本防治措施。 对环保问题缺乏关注，参与度低。 九、作业设计 ① 书面作业：教材课后习题（空气成分、纯净物与混合物判断、物质用途连线等）。 ② 实践作业：调查家庭一天的「碳足迹」，思考哪些行为可以减少空气污染，写一份100字左右的「环保倡议书」。 ③ 拓展阅读：查阅拉瓦锡的生平故事，了解「氧气的发现史」，下节课分享。 十、教学反思预设 ① 本课题容量较大，两课时的节奏需根据实际学情灵活调整。若学生实验推理能力较弱，可将「误差分析」简化为「理解原理」层面，避免过度拔高。 ② 红磷燃烧实验现象明显，但白烟（P₂O₅）有腐蚀性，演示时应在通风橱中进行或做好教室通风，并借此渗透「安全意识」和「环保意识」。 ③ 「纯净物与混合物」的辨析是易错点，需在后续课时中反复巩固，避免学生将「洁净的空气」「冰水混合物」等典型实例判断错误。 ④ 如条件允许，可补充「测定空气中氧气含量的数字化实验」（传感器+数据采集器+计算机），让学生感受科技发展对化学研究的推动，呼应教材中的「科学·技术·社会」栏目。 十一、课标依据说明 本教案严格对标《义务教育化学课程标准（2022年版）》以下要求： ① 学习主题1「科学探究与化学实验」：体验科学探究过程，学习实验基本技能，发展科学探究能力。 ② 学习主题2「物质的性质与应用」：了解空气的主要成分，认识氧气、氮气、稀有气体的主要性质和用途，初步形成「性质决定用途」的观念；能区分纯净物与混合物。 ③ 学习主题5「化学与社会·跨学科实践」：了解化学在保护环境、应对气候变化等方面的作用，树立生态文明理念。 ④ 核心素养维度：化学观念（物质的多样性、分类观）、科学思维（证据推理）、科学探究与实践（完整探究过程）、科学态度与责任（科学精神、环保意识）。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $