2.1空气的组成（第一课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

课题

课时安排

核心

素养目标

化学观念：认识空气的物质属性与组成结构，建立物质分类的基础认知。

科学思维：通过实验现象推理空气组成，形成证据推理与定量分析思维。

科学探究与实践：参与空气成分探究实验，掌握基础实验操作与探究流程。

科学态度与责任：感悟科学家探究历程，树立严谨求实、尊重实证的科学态度，体会化学源于生活、服务生活的价值。

重点

和难点

教学重点：掌握空气的主要成分及体积分数，理解红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理、现象与结论，能区分常见的纯净物和混合物。

教学难点：理解密闭体系中压强变化的实验逻辑，精准分析实验误差成因，突破生活固有认知，建立从定量实验角度研究物质组成的化学思维。

教学过程

教学环节

教学活动

设计意图

导入新课

我们时刻身处空气之中，看不见、摸不着，却离不开它。生活中我们熟知空气能供给呼吸、支持燃烧，但空气真的是单一物质吗？它究竟由哪些成分组成？各成分含量如何？今天我们跳出生活经验，用化学实验的方法实证探究，揭开空气的神秘面纱，精准探寻空气的真实组成，开启身边物质的化学探究之旅。

结合学生熟悉的生活场景创设问题情境，唤醒已有认知，制造认知冲突，激发探究欲望。自然衔接本节课核心探究主题，为实验探究与知识学习做好思维铺垫。

讲授新课

（一）感知空气存在，初识空气性质

【学习任务一：自主探究，证明空气的存在】

在日常生活中，很多同学潜意识里认为空气是“虚无”的，看不见、摸不到，难以直观感知它的真实存在。本任务旨在通过生活化小实验，让学生亲手操作、直观感受，用实证思维证明空气的客观存在，打破固有错误认知，建立“空气是真实存在的物质”的核心观念。

教师布置自主探究任务，请学生利用身边简单器材，设计实验证明空气存在。提供器材：透明塑料袋、烧杯、水槽、水、吸管、纸片。学生以四人小组为单位，开展合作探究，自主设计实验、动手操作、观察现象、记录结论。

小组探究活动开展过程中，各小组自主构思实验方案。第一小组利用透明塑料袋，撑开塑料袋后扎紧袋口，发现塑料袋鼓起，无法捏扁，证明袋内存在物质，即为空气；第二小组将空烧杯竖直倒扣入装满水的水槽中，发现水无法充满烧杯，烧杯内存在空隙，说明烧杯内有空气占据空间；第三小组用吸管向水中吹气，观察到水中产生大量气泡，气泡上浮破裂，证明空气可以流动、存在于水中。

各小组完成实验操作后，依次展示实验过程、描述实验现象、汇报实验结论。教师针对各小组的实验方案进行点评，肯定学生的创新思路与动手能力，同时规范实验表述，引导学生总结：空气是真实存在的无色、无味、透明的气体，能够占据一定空间，具备可流动的性质。

本节课以任务式活动为核心，遵循“生活感知—史料溯源—实验探究—知识归纳—概念建构”的认知逻辑设计教学流程。立足学生生活经验导入，降低学习门槛，通过分层任务驱动学生自主探究、合作学习，突出学生主体地位。依托经典定量实验，突破教学重难点，培养学生实证思维与实验操作能力；结合化学史料渗透科学态度教育，落实四维核心素养。同时通过概念辨析、实例应用，帮助学生构建基础化学物质分类观，实现知识掌握、能力提升、素养培育的多维教学目标。

在此基础上，教师延伸提问：既然空气真实存在，它是一种单一的物质，还是由多种物质组成的混合体系？我们呼吸利用的是空气中的哪种成分？蜡烛燃烧、木材燃烧依靠的是空气的什么作用？通过层层设问，引导学生从定性感知空气存在，转向定量探究空气组成，自然过渡到下一学习任务。

（二）追溯科学历程，初探空气组成

【学习任务二：研读化学史料，梳理空气探究发展史】

空气成分的揭秘并非一蹴而就，是历代科学家历经数百年反复实验、不断修正的成果。本任务通过梳理空气成分的探究发展史，让学生体会科学探究的严谨性与渐进性，学习科学家的探究思维与钻研精神。

教师展示空气成分发现史资料，引导学生自主阅读、小组讨论，梳理关键科学家的探究成果。首先介绍17世纪以前，人们一直认为空气是单一的纯净物质，是构成世界的基本元素，这一认知局限了当时的化学研究。随后讲解普利斯特里、舍勒的实验探究，两位科学家先后通过加热氧化汞、分解物质的方法，独立发现了能够支持燃烧、供给呼吸的气体，为氧气的发现奠定基础，但二人未能明确该气体的本质，也未完善空气组成认知。

重点讲解拉瓦锡的经典定量实验，拉瓦锡打破传统定性实验局限，采用密闭体系开展定量探究实验。他将汞置于密闭容器中持续加热十二天，观察到银白色液态汞表面生成红色粉末，同时容器内气体体积减少约五分之一。剩余气体既不能燃烧，也不支持呼吸，无法维持生命活动。拉瓦锡对实验产物加热分解，重新得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的气体体积。

学生小组合作总结拉瓦锡实验结论：空气并非单一物质，主要由两种气体组成，一种可支持燃烧、供给呼吸，占空气总体积约1/5；另一种不支持燃烧、不供给呼吸，占空气总体积约4/5。教师补充说明，后续科学家不断完善实验，精准测定出空气的完整成分及对应体积分数，让学生明白科学结论是不断修正、逐步精准的过程。

教师引导学生思考：拉瓦锡实验耗时久、操作复杂，不适合课堂开展，我们能否优化实验装置，设计一套简便、安全、可操作的课堂实验，精准测定空气中氧气的体积含量？以此引出本节课核心探究实验，开启定量实验探究环节。

（三）开展定量实验，测定氧气含量

【学习任务三：分组探究红磷燃烧实验，测定空气中氧气含量】

本任务是本节课的核心重难点，学生通过分组完成经典的红磷燃烧测定空气中氧气含量实验，掌握定量化学实验的基本流程，理解实验原理、操作要点、实验现象，学会分析实验误差，构建密闭体系压强变化的思维模型。

教师首先介绍实验原理、实验器材与药品。实验原理：利用红磷在密闭容器中燃烧，消耗容器内的氧气，生成五氧化二磷固体，使密闭容器内气体减少、压强减小，外界大气压将烧杯中的水压入集气瓶，进入水的体积即为消耗氧气的体积，以此测定空气中氧气的体积分数。实验器材：集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、玻璃导管、止水夹、烧杯、乳胶管；实验药品：红磷、蒸馏水。

教师先进行示范操作，着重强调实验关键注意事项，规避实验误差与安全隐患。第一，实验前必须检查装置气密性，保证装置密闭，若装置漏气，外界空气进入集气瓶，