内容正文:
学生实验5 燃烧条件的探究 教案
鲁教版(五四学制)· 初中化学 · 八年级全一册
一、教材分析
本实验是鲁教版(五四学制)八年级全一册“燃烧与灭火”单元后的学生分组探究实验。教材以问题为驱动,引导学生借助棉花、蜡烛、薄铜片等常见器材,通过三组对比实验自行归纳燃烧的三个条件,把宏观现象与控制变量思想结合起来,巩固可燃物、氧气、着火点等核心概念,发展对照实验设计与证据推理能力。
二、四维核心素养
化学观念:认识燃烧是可燃物与氧气发生的发光放热的剧烈氧化反应,理解三个条件缺一不可。
科学思维:通过控制变量与对照实验,发展比较、归纳与逻辑推理能力。
科学探究与实践:亲历提出问题到得出结论的完整过程,养成合作与规范操作习惯。
科学态度与责任:树立安全用火、防范火灾的意识,关注化学与社会生活的联系。
三、教学重难点
教学重点:通过三组对比实验,归纳燃烧需要可燃物、与氧气接触、温度达到着火点三个条件。
教学难点:运用控制变量设计对照实验,分析铜片上两碎片先后燃烧的现象,理解着火点,并把燃烧条件逆向迁移为灭火原理。
四、新课导入
教师点燃一支蜡烛,待火焰稳定后用烧杯从上方缓缓罩住,学生观察到火焰渐小、晃动后熄灭。教师提问:蜡烛为什么熄灭?燃烧需要哪些条件?再展示篝火、燃气灶、酒精灯图片,引导学生回忆燃烧现象,聚焦“燃烧需要什么条件”这一核心问题,板书课题。
五、设计意图
以烧杯罩灭蜡烛的真实现象制造认知冲突,把生活经验转化为可探究的化学问题,自然引出课题,为任务式探究奠定情境基础。
六、上课过程设计意图
本环节以“探究燃烧条件”为主线,采用任务驱动、分组合作方式,把完整探究拆解为四个递进任务。先由学生从现象中提出假设,再依次通过“棉花蘸酒精与水”“烧杯罩蜡烛”“铜片上两碎片先后燃烧”三组对比实验,分别探究可燃物、氧气、温度达到着火点三个条件。每个任务遵循“提出问题—设计方案—动手实验—记录现象—分析归纳”的路径,让学生在做中学。教师在关键处点拨,引导学生识别变量与不变量,体会控制变量思想,最终由学生自主归纳三条件并逆向推导灭火原理,把四维素养落到实处,同时渗透安全用火教育。
七、教学过程
环节一 创设情境,提出问题
教师活动:再次演示蜡烛燃烧后被烧杯罩灭的小实验,并在大屏幕上同时呈现三张图片:森林中的篝火、厨房里跳动的燃气灶火焰、实验室里安静燃烧的酒精灯。教师提问引导:这些燃烧有什么共同的现象?如果想让燃烧发生或者继续,需要满足什么?教师把学生说出的关键词一一板书在黑板一侧,如“要有东西烧”“要有空气”“要点一下火”,暂不评价对错。
学生活动:学生观察演示实验,结合生活经验自由发言,描述燃烧时发光、放热、有火焰等现象,并猜想燃烧可能需要“可燃物”“空气”“加热到一定程度”等条件。各小组把本组的猜想写在学习单的“我的假设”一栏,组内先交流,再派代表向全班汇报本组最想验证的一个猜想。
教师点拨:同学们提出的猜想都很有道理,但化学是一门以实验为基础的科学,猜想对不对,需要用实验来检验。今天我们就像科学家一样,用对比实验逐一验证每一个条件是否必要。教师把黑板上的关键词整理成三条待检验的假设,作为后面四个任务的探究主线。
任务一 探究燃烧是否需要可燃物
提出问题:教师引导:是不是随便拿一样东西放在酒精灯上点,都能燃烧?如果一种物质能烧、另一种不能烧,说明燃烧与物质本身有什么关系?
设计方案:教师提供棉花、镊子、酒精、水、坩埚钳、酒精灯、火柴、废液缸等器材,组织小组讨论:要比较“能不能燃烧”,应该让哪些条件保持相同,只改变什么?学生讨论后汇报:取两团大小差不多的棉花,一团蘸酒精,一团蘸水,分别放在酒精灯火焰旁灼烧,观察是否燃烧。教师追问:为什么要选大小差不多的棉花、放在同一火焰上?引导学生说出“只改变蘸的液体不同,其他条件都一样”,体会控制变量思想。教师进一步追问:如果棉花大小不同、火焰距离不同,对实验结论会有什么影响?学生回答:可能会因为棉花多少、受热强弱不同而影响结果,所以必须保持一致。
动手实验:学生分组操作:用镊子夹取一团棉花,蘸取少量酒精,用坩埚钳夹住,在酒精灯火焰上点燃,观察现象;另取一团同样大小的棉花,蘸取少量水,用同样方法在同一火焰上灼烧,观察现象。实验中教师巡视,提醒学生酒精用量要少、随用随盖,用灯帽盖灭酒精灯而不能用嘴吹,不能把燃烧的棉花随意放置,实验后把残留物放入废液缸。教师特别提醒:蘸水的棉花刚开始只是变热、变干,不要因为一时不燃烧就把棉花长时间按在火焰上,以免棉花本身被烤焦后引发意外。
记录现象:蘸酒精的棉花很快被点燃,发出黄色火焰,持续燃烧;蘸水的棉花在火焰上被烤干、变焦,但没有产生火焰,没有燃烧。学生把现象如实记录在学习单表格中,并写出自己对现象的解释。
分析归纳:教师提问:两团棉花都接触了火焰和空气,为什么一个燃烧、一个不燃烧?学生回答:酒精是可以燃烧的物质,水不能燃烧。教师小结:像酒精这样能燃烧的物质叫可燃物,像水这样不能燃烧的物质叫不可燃物。由此得出结论——燃烧首先需要可燃物。教师追问:如果把蘸水的棉花烤干以后再放到火焰上,它会不会燃烧?学生讨论后回答:棉花本身是可燃物,烤干后具备了燃烧的可能,但还要看是否满足其他条件。教师借机引出后面两个任务。
举例迁移:教师请各小组再举几个生活中的可燃物和不可燃物的例子。学生举例:纸张、木材、汽油、天然气是可燃物;石头、水、玻璃、泥土不能燃烧。教师追问:炒菜时锅里的油烧起来,油是可燃物吗?盖上锅盖为什么能灭火?学生暂时答不上来,教师把问题留到任务二之后再回来解决。
任务二 探究燃烧是否需要氧气(空气)
提出问题:教师引导:蜡烛是可燃物,放在空气中能持续燃烧,可刚才罩上烧杯后它却熄灭了。这说明燃烧还需要什么条件?
设计方案:学生讨论后提出:把一支点燃的蜡烛放在桌面上,让它在空气中自由燃烧,观察现象;再用一只干燥的烧杯从上方把蜡烛罩住,紧贴桌面,观察蜡烛的变化。教师追问:两次实验中,蜡烛相同吗?燃烧的位置相同吗?不同的是什么?学生回答:蜡烛、火焰大小基本相同,不同的是外面有没有被烧杯罩住、能不能持续接触空气。教师点明:这又是一组对比实验,变量是“空气能否进入”,其他条件保持一致。
动手实验:学生分组操作:先点燃一支小蜡烛放在白瓷砖上,观察它安静燃烧、火焰稳定;再取一只大小合适的烧杯,从蜡烛上方缓缓罩下,使烧杯口紧贴桌面。学生注视烧杯内蜡烛火焰的变化。教师提醒:不要用手直接接触刚罩过蜡烛的烧杯外壁,注意防止烫伤;蜡烛熄灭后不要立即把烧杯拿起,先观察烧杯内壁的变化。
记录现象:在空气中,蜡烛持续燃烧,火焰明亮;被烧杯罩住后,火焰先微微跳动,随后逐渐变小、变暗,最后熄灭;烧杯内壁出现一层水雾,用手触摸烧杯外壁能感到发热。学生记录现象,并思考:水雾从哪里来?
分析归纳:教师提问:烧杯罩住后,蜡烛本身没有变,外界温度一开始也没有降,它为什么熄灭了?学生回答:烧杯把空气挡住了,蜡烛烧完了里面有限的氧气,就熄灭了。教师小结:蜡烛燃烧需要消耗空气中的氧气,一旦氧气被耗尽,燃烧就不能继续。由此得出第二个条件——可燃物要与氧气(或空气)接触。教师再问:烧杯内壁的水雾说明什么?引导学生认识到燃烧不仅消耗氧气,还生成了水等新物质,为后续学习埋下伏笔。
教师追问:如果给罩住的蜡烛再掀开一条缝,让空气重新进去,蜡烛会怎样?学生预测:蜡烛可能重新燃烧。教师演示或请学生上来尝试:熄灭后轻轻掀起烧杯一角,观察火焰是否重新燃起,验证“有氧气才能燃烧”的结论。学生由此体会:燃烧不是只要一次点燃就永远进行,它需要持续不断地获得氧气。
回扣导入:教师回到导入时留下的问题:炒菜时锅里的油烧起来,盖上锅盖为什么能灭火?学生立刻回答:盖上锅盖隔绝了空气,缺少氧气,火就灭了。教师肯定学生的迁移,并补充:盖上锅盖的同时也减少了油蒸气向外逸散,使灭火更彻底。
任务三 探究燃烧是否需要温度达到着火点
提出问题:教师引导:我们已经知道燃烧需要可燃物、需要氧气。可是同样暴露在空气中的乒乓球碎片和滤纸碎片,为什么放在酒精灯火焰附近时不是同时燃烧?这背后还藏着什么条件?
介绍材料:教师向学生展示干燥的乒乓球碎片和滤纸碎片,说明二者都是可燃物,都暴露在空气中。介绍器材:三脚架、薄铜片、坩埚钳、酒精灯、药匙。教师示范正确操作:把薄铜片平放在三脚架上,用药匙分别取少量乒乓球碎片和滤纸碎片,分开放置在铜片两端,两者距离稍远,不要堆在一起;用酒精灯在铜片正下方的一端缓缓加热,观察哪一侧的碎片先燃烧。
设计追问:教师提问:两块碎片为什么要放在铜片两端,而不是堆在一起?为什么只在一端加热?学生讨论后回答:放在两端才能观察到先后燃烧;只在一端加热,热量沿铜片传递,靠近火焰一端先升温,如果堆在一起,两块碎片受热相同,就看不出先后差别。教师肯定:这又是一次控制变量——可燃物种类不同,受热先后不同,由此产生燃烧先后的差异。
动手实验:学生分组操作,按教师示范组装装置,在铜片两端分别放上乒乓球碎片和滤纸碎片,点燃酒精灯在铜片一端加热。学生凝神观察:靠近酒精灯一端的碎片先冒烟、后燃烧,另一端过一会儿才冒烟燃烧。教师巡视提醒:铜片传热后很烫,不要用手触摸;加热时注意调整火焰大小,不要把火焰直接对着碎片;实验结束用灯帽盖灭酒精灯,铜片放在石棉网上自然冷却,不能直接放在实验台上。
记录现象:乒乓球碎片先燃烧起来,随后滤纸碎片才燃烧;两者都是可燃物,都接触空气,但燃烧有先后。学生如实记录,并在学习单上标注“先燃烧的碎片”和“后燃烧的碎片”。
分析归纳:教师提问:两块碎片都是可燃物,都和空气接触,为什么不是同时燃烧?学生讨论后回答:酒精灯加热铜片,热量沿铜片传递,靠近火焰一端先达到燃烧所需的温度,所以先燃烧。教师讲解:可燃物燃烧所需的最低温度叫做这种物质的着火点。不同可燃物的着火点一般不同,乒乓球碎片的着火点较低,滤纸碎片的着火点较高,所以乒乓球碎片先燃烧。由此得出第三个条件——温度要达到可燃物的着火点。
易错点拨:教师特别强调:着火点是物质本身的一种属性,一般不随外界条件改变。我们不能说“降低着火点”,只能说“把温度降到着火点以下”。请同学们把这句话写在学习单上,并和小组同学互相检查。教师再问:为什么木材要刨成刨花才容易点燃?学生回答:刨花与空气接触面积大,热量容易集中,温度容易达到着火点。
任务四 归纳燃烧条件,逆向推导灭火原理
归纳总结:教师引导:三个实验分别验证了什么?请各小组用自己的话把燃烧需要的条件总结出来。学生汇报,教师板书完整结论:燃烧需要同时满足三个条件——物质是可燃物;可燃物与氧气(或空气)接触;温度达到可燃物的着火点。三个条件缺一不可,只要缺少其中一个,燃烧就不能发生或不能继续。
逆向思考:教师提问:既然燃烧必须三个条件同时具备,那么反过来,只要破坏其中任意一个条件,会发生什么?学生回答:火就会熄灭。教师引导学生填表归纳:拿走或清除可燃物可以灭火,如森林起火时开辟隔离带;隔绝氧气可以灭火,如用灯帽盖灭酒精灯、用锅盖盖灭油锅起火;把温度降到着火点以下可以灭火,如用水浇灭燃烧的木柴。
讨论交流:教师组织小组讨论:生活中还有哪些灭火方法?它们分别破坏了燃烧的哪一个条件?学生举例:吹灭蜡烛,空气流动带走热量,使温度降到石蜡着火点以下;用灭火器灭火,喷出的物质既隔绝空气又降温;关闭燃气阀门,是把可燃物“拿走”;堆放杂物的纸箱着火,用水浇,水蒸发吸热使温度降到着火点以下。教师对每一个例子追问“破坏了哪个条件”,帮助学生把原理与方法对应起来。
对比辨析:教师提问:酒精和水都不能燃烧,所以把酒精泼到火上一定能灭火,对吗?学生讨论后回答:不对,酒精是可燃物,泼上去反而会让火势蔓延。教师借机提醒:不同物质着火要选择不同的灭火方法,不能想当然,实验室里酒精灯打翻要用湿抹布盖灭,而不能用水冲。
任务五 应用迁移——安全用火与火场逃生
成语辨析:教师投影:“釜底抽薪”“杯水车薪”“钻木取火”“煽风点火”。请各小组任选一个成语,用今天学的燃烧条件解释其中的化学道理。学生讨论汇报:釜底抽薪是清除可燃物;杯水车薪是水太少,无法把大量可燃物的温度降到着火点以下;钻木取火是摩擦生热,使温度达到木材的着火点;煽风点火是补充空气、增大氧气供应,让燃烧更旺。教师补充:扇风对于小蜡烛可能带走热量使温度降到着火点以下而熄灭,对于大火反而补充氧气使火烧得更旺,关键看“降温”和“补氧”哪一个占主导。
安全讨论:教师引导:如果在家里或实验室不小心发生小面积火情,我们应该怎么办?学生结合灭火原理回答:先断电、关气,能移走的可燃物尽快移开;小火用湿抹布盖灭,隔绝空气;火势变大立即拨打火警电话,不要贪恋财物。教师补充实验室安全规则:酒精灯打翻着火要用湿抹布盖灭,不能用水浇;加热时试管口不能对着人;实验完毕必须盖灭酒精灯、整理器材、洗手。
火场逃生:教师播放一段简短的火场逃生动画,提问:为什么要用湿毛巾捂住口鼻、匍匐前进?为什么不能乘坐电梯?学生结合燃烧产物和热空气上升的规律回答:燃烧产生的烟尘和有害气体受热向上浮,靠近地面处空气相对清洁;电梯可能因断电停运,也可能因烟囱效应加速烟气进入。教师小结:掌握燃烧与灭火原理,是为了更安全地用火、更科学地避险。
环节六 交流展示与课堂小结
小组汇报:各小组派代表把本组学习单上的实验现象、结论和解释向全班汇报,其他小组可以补充或质疑。教师针对汇报中出现的问题及时纠正,如“着火点能否降低”“罩烧杯后水雾说明什么”“铜片上为什么要分两端放碎片”等。
反思评价:教师引导学生回看本组实验:我们的实验现象和预测一致吗?有没有哪一组现象不明显?原因可能是什么?学生反思:有的小组棉花蘸水后过了一会儿才不燃烧,是因为棉花本身被烤干后也能烧;有的小组蜡烛熄灭较慢,是因为烧杯太小、空气没有被完全挡住。教师肯定学生基于证据的反思,鼓励以后遇到异常现象先找原因、再重复实验。
课堂小结:教师和学生一起对照板书回顾:今天我们通过三组对比实验,分别探究了可燃物、氧气、温度达到着火点这三个燃烧条件,知道它们缺一不可;又反过来推出灭火的三种思路;最后用所学原理解释了成语、生活中的灭火方法和火场逃生常识。化学就在身边,掌握原理才能安全用火、科学生活。
整理收束:学生按教师要求整理器材:熄灭酒精灯,把用过的棉花、碎片放入指定废液缸,冷却后的铜片放回原位,擦拭桌面,洗手离开。教师检查各组器材与桌面,确认无明火、无遗留可燃物后宣布下课。
八、板书设计
【板书设计】
学生实验5 燃烧条件的探究
一、燃烧的条件(三者缺一不可)
1. 可燃物 —— 实验:棉花蘸酒精 / 蘸水
2. 与氧气(空气)接触 —— 实验:烧杯罩蜡烛
3. 温度达到可燃物的着火点 —— 实验:铜片上乒乓球碎片、滤纸碎片先后燃烧
二、灭火的原理(破坏任一条件)
清除可燃物 | 隔绝氧气 | 降温到着火点以下
三、安全用火:灯帽盖灭、湿抹布盖火、火警逃生
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