内容正文:
课题 1 认识燃烧与燃料 - 第二课时(教学设计)
课题
课时安排
核心
素养目标
化学观念:建立燃烧条件、化学变化伴随能量变化的核心观念。
科学思维:通过对比实验归纳规律,形成逻辑推理与归纳总结思维。
科学探究:参与燃烧条件、反应能量变化探究实验,掌握基础探究方法。
科学态度与责任:认识燃料合理利用的意义,树立节能、环保、安全的化学应用理念与社会责任意识。
重点
和难点
重点是掌握可燃物燃烧的三个必备条件,理解燃料充分燃烧的条件与重要意义,知晓化学反应的放热、吸热现象。
难点是辨析着火点的固有属性,区分完全燃烧与不完全燃烧的差异,结合实际场景分析燃烧调控方法,建立化学变化与能量转化的关联思维。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
导入新课
生活中燃烧现象无处不在,篝火取暖、燃气做饭、煤炭供暖都依靠燃烧,但同样是燃烧,有的火焰旺盛充分,有的冒黑烟、燃烧微弱,甚至部分物质遇明火也无法燃烧。结合生活中这些差异化现象,引导学生思考:物质燃烧需要满足哪些条件?如何让燃料燃烧更充分?本节课通过探究实验解开燃烧的核心奥秘。
以任务式探究为核心,立足生活情境搭建知识桥梁,通过分层实验、合作探究落实四维素养,让学生从现象推本质,掌握燃烧相关知识,树立安全节能的科学观念。
讲授新课
(一)情境激趣,明确课堂学习任务
在正式开启本节课探究学习前,教师结合生活中的燃烧实例,引导学生回顾上一节课所学的燃烧定义,明确燃烧是一种发光、放热的剧烈氧化反应。随后展示多组生活场景素材:冬日熊熊燃烧的炭火、燃气灶平稳的蓝色火焰、蜡烛燃烧逐渐变短、纸张点燃迅速燃烧而煤炭难以点燃、密闭空间内蜡烛逐渐熄灭、木材架空后燃烧更旺盛等真实场景。
基于差异化的燃烧现象,教师梳理出本节课的核心探究任务,将课堂学习拆解为多个递进式学习任务,让学生带着问题开展自主探究与合作学习。本节课共设置三大核心学习任务,分别为探究物质燃烧的必备条件、探究燃料充分燃烧的方法与意义、探究化学反应中的能量变化及应用。所有教学环节围绕任务展开,让学生在完成任务的过程中自主建构化学知识。
(二)任务一:探究可燃物燃烧的必备条件
本任务为课堂核心基础任务,旨在通过对比实验探究,让学生自主归纳燃烧的三个条件,厘清燃烧的本质规律。教师首先引导学生结合生活经验猜想:物质想要发生燃烧,需要具备哪些条件?学生结合日常认知,自主提出猜想:燃烧需要可以燃烧的物质、需要空气、需要一定的温度。
为验证学生猜想,教师组织学生开展分组对比探究实验,明确实验器材、实验用品与实验操作要求,实验器材包含烧杯、酒精灯、薄铜片、热水、白磷、红磷、石块、木条、蜡烛等。实验分为三组对照实验,各组学生分工协作,分别完成实验操作、现象观察、数据记录、小组讨论等工作。
第一组对照实验:可燃物与不可燃物对比。取等量的木条和石块,分别放置在酒精灯火焰上方进行加热。持续观察两者变化,记录实验现象。实验过程中,学生可清晰观察到,木条接触酒精灯火焰后迅速被点燃,发生剧烈的燃烧现象,伴随发光、放热的特征;而石块无论加热多久,均无法被点燃,没有任何燃烧现象发生。小组内部针对现象展开讨论,分析差异原因。
小组汇总结论得出:只有具备可燃性的物质才能发生燃烧,不具备可燃性的物质无法燃烧。由此确定燃烧的第一个必备条件:存在可燃物。教师顺势补充常见的可燃物类别,生活中常见的木材、纸张、酒精、天然气、煤炭等均为可燃物,而石块、玻璃、陶瓷、金属氧化物等属于不可燃物,无法发生燃烧反应。
第二组对照实验:燃烧与空气(氧气)的关系对比。选取两支规格完全相同的蜡烛,同时点燃,一支蜡烛置于敞空的烧杯中,另一支蜡烛倒扣在密闭的烧杯中,保持实验环境温度一致,观察两支蜡烛的燃烧状态变化。学生观察到,敞口烧杯中的蜡烛持续稳定燃烧,火焰无明显变化;倒扣烧杯中的蜡烛火焰逐渐变小,最终完全熄灭。
各小组结合实验现象分析,密闭烧杯内的空气有限,蜡烛燃烧不断消耗内部的氧气,当氧气被消耗殆尽后,燃烧无法继续进行。而敞口烧杯能够持续与外界空气流通,不断补充氧气,因此蜡烛可以持续燃烧。由此归纳燃烧的第二个必备条件:可燃物需要与空气或氧气充分接触。教师拓展说明,氧气是燃烧反应的重要反应物,绝大多数燃烧反应都需要氧气参与,少数特殊燃烧可在其他气体中进行,初中阶段重点掌握氧气参与的燃烧反应。
第三组对照实验:燃烧与温度的关系对比。利用热水浴装置,在盛有八十摄氏度热水的烧杯中放入一小块白磷,同时在烧杯上方的薄铜片两端,分别放置等量的白磷和红磷,观察三处物质的燃烧现象。学生观察到,铜片上的白磷发生燃烧,产生白烟;铜片上的红磷无明显变化;热水中的白磷完全不燃烧。
教师引导学生对比分析三组物质的差异,白磷和红磷均为可燃物,铜片上的白磷和红磷均接触空气,唯一差异是燃烧所需的最低温度不同。白磷着火点较低,八十摄氏度达到其着火点,因此可以燃烧;红磷着火点较高,八十摄氏度未达到其着火点,无法燃烧。热水中的白磷温度达到着火点,但隔绝了空气,因此也无法燃烧。
基于实验现象,学生自主总结燃烧的第三个条件:温度需要达到可燃物的着火点。教师重点强调核心易错知识点,着火点是可燃物本身固有的化学性质,只与物质的种类、结构有关,固定不变,不能被升高或降低。生活中的灭火、控火操作,是通过改变环境温度、隔绝氧气、移除可燃物实现,而非改变物质的着火点。
完成三组对照实验后,各小组整合实验结论,统一归纳出燃烧的三个必备条件:一是存在可燃物,二是可燃物与氧气或空气接触,三是温度达到可燃物的着火点。教师进一步强调,三个条件必须同时满足、缺一不可,任意一个条件缺失,燃烧都无法发生,为后续灭火原理的学习奠定基础。
(三)任务二:探究燃料充分燃烧的条件与应用价值
在掌握燃烧基本条件的基础上,教师推进第二个探究任务,聚焦生活中的燃料燃烧问题。教师抛出问题:生活中使用煤炭、木柴、天然气等燃料时,为什么有的燃烧充分、无黑烟、放热多,有的燃烧不充分、冒黑烟、浪费燃料?引导学生探究燃料充分燃烧的影响因素。
教师组织学生开展两组生活化探究实验,探究燃料充分燃烧的两大核心条件。第一组实验:取两段相同的木柴,一段直接平铺点燃,另一段架空摆放后点燃,对比两者的燃烧剧烈程度、火焰状态、是否产生黑烟。学生观察发现,平铺的木柴燃烧缓慢,火焰微弱,伴随大量黑烟;架空的木柴燃烧旺盛,火焰明亮,无明显黑烟。
小组讨论分析原因,架空的木柴与空气的接触面积更大,能够充分接触氧气,燃烧更彻底;平铺的木柴堆叠紧密,与空气接触面积小,氧气供应不足,燃烧不充分。由此得出结论:增大燃料与空气的接触面积,能够促进燃料充分燃烧。
第二组实验:取等量的酒精,分别在密闭小空间和通风良好的空间内点燃,对比燃烧效果。密闭空间内酒精燃烧火焰昏暗,燃烧速率慢;通风空间内酒精燃烧剧烈,火焰明亮。学生分析得出,充足的空气供应量是燃料充分燃烧的另一关键条件。
结合两组实验,学生自主归纳燃料充分燃烧的两个条件:一是燃烧时有充足的空气或氧气供应,二是燃料与空气拥有足够大的接触面积。教师结合工业生产、日常生活场景拓展应用,工业上将煤炭粉碎后燃烧、家用燃气灶设置通风口、篝火燃烧时架空木柴、蜂窝煤设计多孔结构,都是利用该原理促进燃料充分燃烧。
随后教师引导学生探讨燃料充分燃烧的重要意义,各小组结合生活现象展开讨论,汇总得出核心价值。第一,节约能源,燃料充分燃烧能够最大限度释放自身能量,避免燃料浪费,提高能源利用率;第二,保护环境,燃料不完全燃烧会产生炭黑、一氧化碳等有毒有害污染物,污染空气、危害人体健康,充分燃烧可有效减少污染物排放;第三,提升燃烧效率,充分燃烧放热更多,能够满足生产生活的供热需求。
教师补充不完全燃烧的危害,煤炭、天然气等燃料不完全燃烧产生的一氧化碳无色无味,极易引发煤气中毒,是生活中常见的安全隐患,以此强化学生的安全意识和节能环保意识,落实科学态度与责任素养。
(四)任务三:探究化学反应中的能量变化及生活应用
教师衔接过渡,燃烧是生活中最常见的化学反应,燃烧过程中会释放大量热量,说明化学反应能够伴随能量变化。顺势提出探究任务:是否所有的化学反应都只放出热量?化学反应的能量变化有哪些类型?引导学生开展新的探究实验。
首先开展放热反应探究实验,取适量氧化钙固体于烧杯中,加入适量蒸馏水,用玻璃棒搅拌均匀,让学生触摸烧杯外壁感受温度变化。学生清晰感知到烧杯外壁明显发烫,温度显著升高。教师讲解,氧化钙与水发生化学反应,生成氢氧化钙,反应过程中释放大量热能,属于放热反应。同时拓展,所有燃烧反应、酸碱中和反应、多数氧化反应均为放热反应。
随后开展吸热反应探究实验,取适量碳酸氢钠固体与稀盐酸于烧杯中混合,充分搅拌后,让学生触摸烧杯外壁。学生观察到固体逐渐溶解,同时感受到烧杯外壁温度明显降低,产生冰凉的触感。由此得出结论,该化学反应在进行过程中需要吸收热量,属于吸热反应。
学生通过两组对比实验,自主建构核心知识:化学反应伴随能量变化,主要分为放热变化和吸热变化两类,不存在无能量变化的化学反应。教师进一步梳理两类反应的生活与生产应用,放热反应广泛应用于供暖、做饭、工业冶炼、动力发电等领域,是人类利用能源的主要方式;吸热反应可应用于制冷、降温等特殊场景。
教师结合燃料燃烧深化拓展,人类生产生活所需的大部分能量,均来自于化学反应释放的热能、光能,燃料燃烧是人类获取化学能的重要途径,让学生深刻认识化学与生活、能源、社会发展的紧密联系,理解化学学科的实用价值。
(五)课堂梳理,知识体系建构
在完成三大探究任务后,教师引导学生以小组为单位,自主梳理本节课全部核心知识,构建完整的知识框架。学生依次总结:燃烧的三个同时必备条件、着火点的固有属性、燃料充分燃烧的条件与意义、化学反应的放热与吸热现象、能量变化的实际应用。
教师针对学生梳理的内容进行查漏补缺,重点辨析易错知识点,明确燃烧条件缺一不可、着火点不可改变、完全燃烧与不完全燃烧的差异、能量变化的分类标准。同时串联前后知识,说明本节课所学的燃烧条件、能量变化知识,是后续学习灭火原理、爆炸防护、化石燃料综合利用的基础,帮助学生建立系统化的化学知识体系。
(六)情境应用,素养落地提升
教师结合生活真实场景设置问题,引导学生学以致用,巩固课堂知识。提问:家中燃气灶火焰发黄、冒黑烟时,应该如何调节?篝火晚会结束后,常用沙土盖灭篝火,原理是什么?冬天取暖时,煤炭燃烧不充分会带来哪些隐患?学生结合本节课探究所得,自主分析解答问题。
学生解答后,教师精准点评,强化知识应用能力。调节燃气灶通风口、增大空气进入量,可让燃气充分燃烧;沙土盖灭篝火是隔绝氧气,破坏燃烧条件;煤炭不完全燃烧会产生一氧化碳,引发中毒、污染空气。通过生活化习题应用,让学生将理论知识转化为解决实际问题的能力,落实科学思维与科学态度素养。
本节课全程采用任务驱动式教学,贴合新教材知识编排逻辑,遵循“情境激趣—任务探究—归纳建构—应用升华”的教学思路。依托生活化问题和分组实验任务,打破传统理论灌输模式,让学生自主参与观察、分析、讨论、总结全过程。通过梯度化任务设计,层层递进突破重难点,夯实燃烧条件、能量变化等核心知识。同时结合生产生活实际应用,将知识、思维、探究、德育素养深度融合,培养学生学以致用的能力,落实化学学科核心素养育人目标。
作业布置
完成分层作业
教学反思
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