1.2 化学研究什么 第2课时（教学设计）化学新教材沪教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦物质的组成、结构、用途与制法核心知识，通过生活中火柴梗、蜡烛、烤红薯变黑等现象导入，引导学生思考共同点，承接物质变化认知，搭建从宏观现象到微观本质的学习支架，建立“结构决定性质、性质决定用途”的化学逻辑。 本资料以灼烧实验（葡萄糖、面粉等）和金刚石石墨微观结构对比为载体，通过问题链引导学生推理，体现化学观念（宏微结合）、科学思维（证据推理）与科学探究。如灼烧实验让学生直观理解元素组成，微观结构图帮助建立结构决定性质认知，培养学生宏微思维，为教师提供清晰教学逻辑与实用案例，提升教学效率。

1.2化学研究什么 第2课时 化学研究物质的组成和结构、用途与制法 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 新教材沪教版九年级上册 教学目标 1.知道物质由元素组成，了解水、金刚石、石墨等常见物质的组成。 2.初步认识物质的微观结构，知晓物质的结构决定物质的性质。能初步认识物质的多样性，知道物质的性质与组成、结构、用途的关系。 3.能感受化学是推动人类社会可持续发展的重要力量。 教学重点 物质的组成与结构的初步认识。物质性质与用途的辩证关系。 教学难点 理解结构、性质、用途的内在逻辑，建立宏微结合的化学思维。 教材分析 本节课是沪教版九年级化学的基础，是承接物质变化的入门知识，是学生从宏观现象认知转向微观本质探究的关键转折点。确立了“结构决定性质、性质决定用途”的核心化学逻辑，是培养学生宏观辨识与微观探析素养的核心内容，也为后续物质构成、单质与化合物等知识的学习筑牢理论基础，贯穿初中化学整体学习。 教材内容编排由浅入深、层层递进，以生活常见物质和经典演示实验为载体，先通过灼烧实验感知物质的宏观元素组成，再借助金刚石、石墨微观模型突破微观结构难点，最后归纳四者内在关联，符合学生由具象到抽象、由现象到本质的认知规律。教材兼顾实验探究与理论建构，弱化复杂概念背诵，侧重化学思维方法的渗透，实用性、探究性、逻辑性极强。帮助学生，建立从组成、结构角度分析物质性质与用途的科学思维，让学生明白物质的差异性、用途的多样性均源于其内在本质，为后续物质的学习、化学探究方法的运用提供核心思路。 学情分析 九年级学生已初步区分物理变化与化学变化，具备基本实验观察能力，对金刚石、石墨等常见物质的外观和用途有一定生活认知，为本课学习奠定了基础。学生思维正从具象向抽象过渡，善于观察实验现象，但对宏观组成、微观结构的抽象概念区分模糊，难以自主建立“结构—性质”的内在联系，逻辑归纳能力较弱，需要教师借助模型、问题引导、小组合作辅助理解。 学生主要学习难点：混淆宏观与微观概念，误认为物质组成相同则性质一致；无法自主串联结构、性质与用途的逻辑关系，容易孤立记忆知识点，不会灵活运用化学规律分析实际问题。 学生对化学实验、微观模型动画兴趣浓厚，探究积极性高、课堂参与度强，适合通过情境激趣、实验探究、可视化建模的方式突破教学难点，高效落实知识掌握与思维提升。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【展示生活中的场景图片】燃着的火柴熄灭后在火柴梗上出现黑色物质；在蜡烛火焰上方放置玻璃片，在玻璃片下方可看到黑色物质；烤红薯时，如果温度过高，红薯表面会变焦，烧烤时间越长，变焦的程度越大。它们为什么会变黑？ 【学生思考】生活中还有哪些类似的“黑色”现象？能产生这些现象的物质有什么共同点？这些黑色的物质是什么？ 【导入新课】化学研究物质，不仅要研究物质的外在性质与用途，更要探究其内部的组成与结构，解开物质性质差异的本质奥秘。本节课重点学习物质的组成、结构、性质与用途的内在联系。 1. 选取学生熟悉的场景，快速吸引学生注意力，消除化学新知的陌生感； 2. 初步渗透“现象源于本质”的化学思维，为后续结构、性质、用途的逻辑学习铺垫基础。 环节一 物质的组成和结构 问题一 物质是由什么组成的？ 【教师演示实验】分别灼烧葡萄糖、面粉、蔗糖三种生活常见有机物，引导学生观察实验现象。 【教师提问】 1.灼烧后出现的黑色炭渣是什么物质？ 2.该实验现象说明三种物质中含有什么共同元素？ 3.结合生活常识，葡萄糖、面粉除了碳元素，还含有哪些元素？ 【学生思考】 1.黑色物质是什么。 2.产生黑色物质的原因是由于三种物质中含有哪种共同的元素。 3.思考葡萄糖、面粉中除了含有碳元素，还含有哪些元素。 【讲解】 1.黑色物质的成分：木柴、石蜡、砂糖和面粉等物质中均含有碳元素， 这些物质烧焦或烤焦后得到的黑色物质的主要成分都含有碳。 2.宏观层面：所有物质均由元素组成。有些物质仅由一种元素组成，如氧气由氧元素组成，氮气由氮元素组成，金刚石、石墨均由碳元素组成。更多的物质由两种或更多种元素组成，如二氧化碳由碳和氧两种元素组成，碳酸氢铵由碳、氢、氧、氮四种元素组成。不同元素可以组成不同的物质，相同元素也可以组成不同的物质。例如金刚石、石墨、C60、石墨烯、碳纳米管等都是由碳元素组成的。 3.化学反应前后元素种类不变：例如，一定条件下，石墨可转化为金刚石；二氧化碳和一氧化碳在一定条件下可以相互转化。我们可以通过反应物的元素组成推测生成物的元素组成。如：石蜡与氧气反应可生成二氧化碳和水，由此可知，石蜡中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。 4.微观层面：经过长期的探索，人们发现物质都是由肉眼看不见的、极小的微观粒子构成的，各种纯净物质都具有一定的组成和结构。构成物质的微观粒子有分子、原子、离子。 问题二 金刚石和石墨由同种元素组成，为什么性质差异很大？ 【引入】展示金刚石、石墨微观结构图，展示碳原子排列模型图，引导学生观察思考。建立结构决定性质的观念。 【教师提问】 再次聚焦金刚石和石墨，二者均只含碳元素，为何性质差异巨大？ 【学生思考】 1.观察对比金刚石和石墨的结构。 2.思考金刚石和石墨性质差异巨大的原因。 【讲解】 1.金刚石与石墨的结构对比： （1）金刚石：碳原子呈立体网状坚固骨架结构，碳原子排列紧密、结构稳定，不易被破坏； （2）石墨：碳原子呈平面层状结构，层与层之间作用力微弱，容易发生滑动、分离。 2.核心结论：物质的组成相同，微观结构不同，物质的性质不同，微观结构是决定物质性质的根本原因。金刚石和石墨性质差异很大的原因是碳原子的排列方式不同。 知识总结 1.宏观上：物质是由元素组成的；物质之间可互相转化，转化过程中元素种类不变。 2.微观上：物质是有分子、原子、离子构成的。 3.物质的结构决定了物质的性质。 22 【例】金刚石、石墨两种物质的性质差异性很大，原因是(　　) A．二者都是由碳原子构成 B．构成二者的微粒不同 C．碳原子的排列方式不同 D．微粒间的间隔不同 【答案】C 【解析】金刚石和石墨性质上差异很大的原因是碳原子的排列方式不同，故选C。 【变式】人和动物的呼吸作用可表示为：葡萄糖+氧气水+二氧化碳。根据该文字表达式，下列说法正确的是(　　) A．葡萄糖由碳、氢、氧元素组成 B．葡萄糖由碳、氢两种元素组成 C．葡萄糖中一定含有碳、氢元素，无法判断是否含有氧元素 D．条件不足，无法判断 【答案】C 【解析】A、根据化学反应前后元素种类不变，水和二氧化碳中含有碳、氢、氧三种元素，反应物中一定也含有这三种元素。由于氧气中含有氧元素，只能推测出葡萄糖中含有碳元素和氢元素，不能证明是否含有氧元素。根据文字表达式可知：葡萄糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。 故选B。 1. 通过教材经典灼烧实验，以直观实验现象为依据，让学生从感性现象上升到理性认知，理解“物质由元素组成”的宏观化学观念，避免纯理论枯燥灌输。 2. 通过递进式问题链，引导学生自主推理、归纳结论，培养学生实验观察、现象分析、逻辑推理的科学探究能力。 3. 通过同种元素不同结构、不同性质的对比，让学生精准区分“宏观组成”与“微观结构”两个核心概念，厘清二者的层级关系。 环节二 物质的用途与制法 【交流讨论】下列有关物质用途的表述，分别利用了金刚石或石墨的哪些性质？ 1.  制作钻石：金刚石是无色透明的晶体， 具有特殊的光学性质。 2.  用作电池电极：石墨具有良好的导电性。 3.  制造铅笔芯：石墨为灰黑色质软的固体。 4.  切割玻璃：金刚石的硬度很大（天然存在的硬度最大的物质）。 问题三 物质的性质与用途之间存在怎样的联系？ 【教师提问】通过刚才的交流讨论我们知道金刚石和石墨具有不同的用途，想一想，物质的用途与性质之间存在怎样的关系？ 【学生思考】 思考物质的性质与用途之间的关系。 【讲解】 1.金刚石的性质与用途：金刚石硬度很大（是天然存在的硬度最大的物质）因此可用于作钻探机的钻头；金刚石的导热性好，可用作散热片。 2.石墨的性质与用途：石墨具有良好的导电性、润滑性、耐高温，因此可用于作电刷或高铁受电弓滑板。 3.物质的性质与用途之间的关系：物质的性质决定了物质的用途，物质的用途能体现出物质的性质。 【总结】物质的性质大多需要在一定条件下发生变化时得以反映。人们认识了物质的性质和在一定条件下可能发生的变化，就可以依据这些性质和变化来合理地利用物质。例如，金刚石和石墨的性质不同，其用途也有明显差异。因此，合理利用物质的性质，对提高人们的生活质量和促进社会发展具有重要作用。 物质的制备与转化 【教师提问】 请同学们阅读【拓展视野】部分资料内容，对你有什么启示？ 【学生思考】 阅读资料内容，思考了解物质的性质对物质的制备与转化起到怎样的作用。 【讲授】 1.制备金刚石的突破性成果：1998 年，中国科学技术大学钱逸泰（1941—2023）带领团队以四氯化碳和金属钠为原料，在一定条件下反应制成了纳米级金刚石。5年后，该团队通过改进技术，使用二氧化碳为原料制备得到金刚石。 2.物质的制备与转化：地壳里蕴藏的煤、石油和天然气， 长期以来作为燃料，为生产生活提供热能。直接燃烧储量有限的煤、石油和天然气，不仅浪费了宝贵的资源，而且会带来较为严重的环境污染。以煤、石油、天然气等为原料， 通过化学工艺可以制造、合成价值更高的药物、合成纤维、塑料和合成橡胶等产品。了解了物质的性质，就可以利用物质的性质生产出更高价值的产品，推动社会发展。 知识总结 1.化学研究物质的组成：宏观上，物质都是有元素组成的，不同元素能组成不同的物质，同种元素也能组成不同的物质； 2.化学研究物质的结构：微观上，物质是由分子、原子、离子构成的，结构决定了物质的性质； 3.化学研究物质的用途：物质的性质决定了物质的用途，物质的用途体现了物质的性质； 4.化学研究物质的制备：利用物质的性质，制备满足生产生活需求的各种产品。 【例】河南南阳玉雕闻名全国，玉雕制作中常用的金刚石钻头利用了金刚石的(　　) A.硬度大　　　　 B.熔点高　　　　 C.导电性好　　　　 D.密度小 【答案】A 【解析】金刚石能作钻头利用了金刚石的硬度大这一性质，故选A。 【变式】金刚石薄膜可用作透镜等光学仪器的涂层、集成电路基板散热等。下列关于金刚石薄膜的认识正确的是(　　) A. 组成：金刚石薄膜由金属元素组成 B.性质：金刚石薄膜用于集成电路基板散热利用其化学性质 C. 制备：以甲烷为原料制备金刚石薄膜的过程发生了化学变化 D. 用途：金刚石薄膜具有良好的导热性，因此可用作透镜的涂层 【答案】C 【解析】A、金刚石是由碳元素组成的，不含金属元素，A错误。 B、金刚石薄膜用于集成电路基板散热利用其导热性好，属于物理性质，B错误。 C、以甲烷为原料制备金刚石薄膜的过程中有新物质产生，发生了化学变化，C正确。 D、金刚石的折光性好，有特殊的光学性质，可用作透镜的涂层，D错误。 故选C。 1. 采用小组讨论形式，调动学生课堂参与性，引导学生自主梳理逻辑关系，变被动听讲为主动建构知识； 2. 以本节课核心案例为依托，串联结构、性质、用途三大知识点，形成完整知识网络，突破本节课教学重点； 3. 结合生活常见材料实例，让学生体会化学知识与生活、生产的紧密联系，理解化学的实用价值； 4. 明确化学学科的研究逻辑，帮助学生建立规范的化学思维方式，为后续物质学习奠定方法论基础。 课堂小结 七、板书设计 1.2 化学研究什么 第2课时 化学研究物质的组成和结构、用途与制法 一、物质的组成和结构 （一）物质的组成 1.宏观：物质由元素组成。 2.有些物质由一种元素组成，如氧气由氧元素组成。有些物质由多种元素组成，如二氧化碳由碳、氧元素组成 3.化学变化前后元素的种类不变。 （二）物质的结构 1.微观：物质由分子、原子、离子构成。 2.金刚石和石墨性质差异很大的原因是碳原子排列方式不同 3.结构决定性质，性质体现结构 二、物质的用途与制法 （一）物质的用途 1.金刚石的性质与用途：硬度大——做钻头；导热性好——作散热片。 2.石墨的性质与用途：导电性、润滑性、耐高温——作电刷、作高铁受电弓滑板。 3.性质决定用途，用途体现性质 （二）物质的制备与转化 1.化石燃料直接燃烧的弊端：浪费资源、污染环境。 2.化学转化的价值：提高了资源的利用效率。 随堂练习 1．碳单质存在的形式多种多样，除了金刚石、石墨之外，科学家们又相继发现了一些新的碳单质，如C60、C70、C90等。下列对于碳单质的认识中，正确的是(　　) A．石墨转化为金刚石属于物理变化 B．金刚石、石墨结构相同 C．所有的碳单质都能导电 D．C60、C70、C90等碳单质是一种未来革命性材料 【答案】D 【解析】A. 石墨转化为金刚石，物质的种类发生变化，生成了新物质，属于化学变化，A错误。 B、构成金刚石和石墨的碳原子排列方式不同，金刚石、石墨结构不同，B错误。 C、金刚石不导电，C错误。 D、C60、C70、C90等碳单质是一种未来革命性材料，D正确。 故选D。 2.北京冬奥会中，主创团队采用了石墨烯智能发热服饰，确保演员穿着轻薄的演出服时不被冻伤，而且可以保证动作足够舒展，穿着舒适。下列说法不正确的是(　　) A．石墨烯是碳单质 B．常温下，石墨烯的化学性质活泼 C．石墨烯有优异的导热性 D．石墨烯服饰材料质地柔软，硬度小 【答案】B 【解析】A、石墨烯是由碳元素组成的纯净物，属于碳单质，A正确。 B、碳单质常温下化学性质稳定，B错误。 C、石墨烯可用于制作发热服饰，证明石墨烯具有良好的导热性，C正确。 D、服饰可以保证动作足够舒展，穿着舒适，说明石墨烯质地软、硬度小，D正确。 故选B。 3．电影《流浪地球2》中的太空电梯给同学们留下了深刻印象。清华大学团队研发的超长碳纳米管可能会成为未来建造太空电梯的材料。碳纳米管是碳单质的一种。请根据下图回答问题： (1)图1、2、3是碳元素的三种单质，其中图2表示的物质是_______（填名称），它们的物理性质差异很大的原因是____________________________。 (2)中国高铁惊艳世界，“大国重器”扬我国威。高铁动车与电路连接的石墨电刷用到石墨的物理性质主要是_______性。 (3)到目前为止，碳纳米管是人类能造出来最坚固的材料，请推测碳纳米管可能具有的一条化学性质_______。 【答案】石墨 碳原子的排列方式不同 导电性 可燃性 【解析】（1）图2的结构中碳原子的排列方式为层状结构，该物质是石墨；图中物质物理性质差异很大的原因是碳原子的排列方式不同。 （2）石墨作电刷利用了石墨的主要物理性质为导电性好； （3）碳纳米管是碳单质，碳单质具有可燃性。 教学反思 本节课是沪教版九年级上册 1.2《化学研究什么》第 2 课时，主要学习物质的组成、结构、用途与制法，重在帮助学生建立宏微结合的化学思维。本节课以灼烧实验、金刚石与石墨的对比为核心载体，通过问题链、实例分析落实 “结构决定性质，性质决定用途” 这一核心逻辑，基本达成预设教学目标。 课堂上有机物灼烧演示实验现象直观，能够有效带动学生思考物质的元素组成，大部分学生可以理解宏观上物质由元素组成，知道化学反应前后元素种类不变。借助金刚石、石墨微观结构图片，学生能够理解二者性质差异源于碳原子排列方式不同，多数学生可以梳理出性质和用途的对应关系。拓展视野中钱逸泰院士的科研成果、化石燃料的化学转化，也让学生体会到化学对社会发展的价值，落实情感态度目标。 但教学中也暴露出一些问题。部分学生仍然混淆宏观组成与微观结构，做题时容易混淆 “元素组成” 和 “微粒构成” 的表述；对于根据反应前后元素种类不变推断物质组成的习题，有不少学生容易忽略反应物中氧气的元素，判断出现错误。课堂以教师讲授为主，学生小组交流讨论时间不足，学生主动表达的机会偏少。微观结构无法直接观察，仍有少数学生仅停留在记忆结论，没有真正建立宏微联系。 后续改进中，可以增加小组合作辨析概念的活动，多设置对比辨析题，强化宏观、微观概念区分；适当增加模型教具，让学生直观感受碳原子不同排列方式；精选习题，针对性训练元素推断题型。同时多结合生活、科技实例，持续强化 “组成‑结构‑性质‑用途” 逻辑链条，逐步培养学生宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $