4.2化学反应中的能量变化第1课时教学设计-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

课题2 化学反应中的能量变化 仁爱科普版 初中化学 九年级上册 第一课时 教材分析 本课题选自仁爱科普版九年级上册，是学生在学习化学变化基本特征之后，从能量视角进一步认识化学反应的重要内容。教材以生活实例与实验探究为载体，引导学生发现化学反应不仅有物质种类的改变，还常伴随能量变化，为后续学习燃料、化学与能源等课题奠定认知基础，体现了“从生活走进化学，从化学走向社会”的课程理念。 四维核心素养 通过实验探究与现象观察，形成“化学反应伴随能量变化”的化学观念；通过对实验证据的记录、分析与归纳，发展科学思维与探究实践能力；通过联系生产生活实际，认识化学对人类社会发展的重要价值，培养科学态度与社会责任；通过小组合作完成探究任务，提升合作交流与表达分享的能力。 教学重难点 教学重点：认识化学反应伴随的能量变化现象，能够区分放热反应与吸热反应。教学难点：从微观粒子相互作用的视角初步理解化学反应中能量变化的原因，建立“物质变化与能量变化相伴随”的辩证认识。 新课导入 教师展示自热火锅发热包实物，撕开外层包装后轻轻注入少量水，让学生近距离观察温度变化。教师提问：“为什么撕开包装加水后发热包会明显变热？这些热量是从哪里来的？”由此引发学生思考化学反应与能量之间的内在联系，自然导入本节课的研究主题。 上课过程设计意图 本节课以任务驱动为主线，围绕“发现问题—实验探究—归纳分类—联系应用—拓展反思”的认知路径展开。设计意图在于：从学生熟悉的自热食品、暖宝宝等生活情境出发，激发探究兴趣；通过分组实验让学生亲身体验化学反应中的放热与吸热现象，培养基于证据的观察与分析能力；通过分类归纳活动帮助学生建立放热反应与吸热反应的概念框架；通过联系生活实际的讨论，深化对化学实用价值的认识。整个过程突出学生主体地位，让学生在“做中学、探中悟”，在真实情境与动手实践中逐步形成化学观念与科学思维。 教学过程 环节一 任务情境：身边的能量之谜 任务一：生活观察——寻找身边的“热” 教师引导学生回顾课前布置的观察任务：留心记录生活中哪些物品或现象与“发热”或“吸热”有关。请几位学生分享自己的发现，例如：煤炉取暖时炉火很旺、食物加热时散发热量、冰块融化时会吸收热量、夏天吃冰棒感到凉爽、暖宝宝贴在身上会变热、汽车发动机运转时会发烫等。教师将学生提到的关键词简要板书在黑板一侧，形成“生活中的能量现象”词云。 教师进一步追问：这些现象中，哪些是物理变化引起的温度变化，哪些是化学变化引起的能量变化？引发学生的认知冲突与思考。学生分组讨论后，教师引导学生聚焦本节课的核心问题：化学反应是否都伴随着能量变化？这些能量变化有哪些不同的表现形式？ 【设计意图】从学生熟悉的生活现象切入，利用课前观察任务将课堂与日常生活紧密连接，激发学生的好奇心与探究欲望。通过“物理变化与化学变化”的辨析，帮助学生将已有经验与新课题建立联系，明确本节课的研究方向。 环节二 任务探究一：初识化学反应中的能量变化 任务二：演示观察——生石灰遇水 教师演示实验：在一只小烧杯中加入适量生石灰固体，然后用滴管缓缓加入少量水，让学生近距离观察烧杯外壁的温度变化。教师请一位学生代表用手轻触烧杯外壁（注意安全提醒），描述自己的感受。学生通常会感到烧杯外壁明显发烫，甚至能感受到热气升腾。 教师引导学生思考：这个过程中发生了什么变化？为什么烧杯会变热？热量来自哪里？学生讨论后，教师帮助学生梳理：生石灰与水接触后发生了化学反应，生成了新的物质，同时释放出了热量。也就是说，这个化学反应不仅产生了新物质，还向外放出了热量。 教师进一步引导：同学们还能举出类似的例子吗？学生可能会提到燃烧木材、蜡烛燃烧、酒精灯燃烧等。教师追问：这些反应有什么共同特点？学生归纳出：它们都在反应过程中放出热量。教师由此引出“放热反应”的概念——有热量放出的化学反应。 【设计意图】通过教师演示实验，让学生直观感受化学反应中的放热现象，建立“化学反应可以放出热量”的初步认识。从学生代表触摸烧杯外壁的亲身感受出发，增强体验感与可信度。通过追问与归纳，帮助学生从具体现象上升到概念提炼。 任务三：小组实验——氢氧化钠固体溶于水 教师布置小组实验任务：每组取一只小烧杯，加入约适量蒸馏水，用温度计测量初始温度并记录。然后向水中加入氢氧化钠固体，用玻璃棒轻轻搅拌使其充分溶解，再次测量溶液温度并记录。学生观察溶解过程中温度计示数的变化，并用手轻触烧杯外壁感受温度变化。 各小组汇报实验结果：加入氢氧化钠固体后，溶液温度明显升高，烧杯外壁发烫。教师引导学生分析：氢氧化钠溶于水的过程中，温度为什么会升高？这个变化是物理变化还是化学变化？学生可能会有不同意见，教师引导学生回顾之前学过的溶解过程，帮助学生认识到：溶解过程中也可能伴随热量变化，但不一定是化学反应。本节课我们重点关注的是化学反应中的能量变化。 【设计意图】通过学生亲自动手实验，加深对“物质变化伴随能量变化”的感性认识。同时设置认知冲突——溶解的放热不等于化学反应的放热，引导学生学会区分物理变化与化学变化中的能量现象，培养严谨的科学态度。 环节三 任务探究二：寻找更多放热反应 任务四：分组实验——镁条与稀盐酸反应 教师布置小组实验任务：在试管中加入少量稀盐酸，用手触摸试管外壁感受初始温度。然后将一小段镁条放入试管中，观察反应现象，同时用手持续触摸试管外壁，感受温度变化。学生观察到镁条表面产生大量气泡，同时试管外壁逐渐变热，甚至明显发烫。 各小组汇报观察结果：镁条与稀盐酸反应时产生了气体，同时释放热量使试管壁发热。教师引导学生归纳：这个反应也是一个放热反应。教师进一步提问：燃烧是不是放热反应？学生回顾之前学过的燃烧现象，确认燃烧是典型的放热反应。 教师引导学生总结常见的放热反应类型：燃烧反应、金属与酸的反应、生石灰与水的反应、酸碱中和反应等。教师用板书方式列出这些类型，帮助学生建立初步的分类框架。 【设计意图】通过多个放热反应的实验，让学生从不同角度丰富对放热反应的认识。从教师演示到学生自主实验，逐步放手让学生参与探究，培养实验操作与观察记录能力。通过归纳总结，帮助学生形成对放热反应的系统认识。 环节四 任务探究三：发现吸热反应 任务五：小组实验——硝酸铵溶于水 教师布置新的探究任务：刚才我们发现很多化学反应会放热，那么有没有化学反应是吸热的呢？请各组取一只小烧杯，加入适量蒸馏水，测量并记录初始温度。然后向水中加入硝酸铵固体，用玻璃棒搅拌使其充分溶解，再次测量溶液温度并记录。学生观察到温度计示数明显下降，烧杯外壁甚至出现冰凉的感觉。 各小组汇报：加入硝酸铵后，溶液温度显著降低，烧杯外壁变得很凉。教师引导学生思考：这说明硝酸铵溶解时吸收了热量。那么，有没有化学反应也是吸收热量的呢？ 【设计意图】通过硝酸铵溶解的降温现象，打破学生“化学反应都是放热”的思维定势，制造认知冲突，为引出吸热反应做好铺垫。让学生意识到能量变化既有放出也有吸收，培养全面、辩证的科学思维。 任务六：演示实验——氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应 教师演示实验：在一只小烧杯中加入适量氢氧化钡晶体，然后加入氯化铵晶体，用玻璃棒快速搅拌混合物。请一位学生代表用手触摸烧杯外壁底部，描述感受。学生代表会感到烧杯外壁明显变凉，甚至烧杯底部与木板之间因水结冰而粘连在一起。 教师引导学生观察：烧杯外壁不仅变冷，甚至让旁边的水结成了冰！这说明这个化学反应吸收了大量的热量，使周围温度急剧下降。教师由此引出“吸热反应”的概念——反应过程中吸收热量的化学反应。 教师进一步举例：植物的光合作用就是一个典型的吸热反应，绿色植物吸收太阳光的能量，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。还有碳酸钙高温分解、碳与二氧化碳在高温下反应等，都是吸热反应。 【设计意图】通过具有视觉冲击力的演示实验（烧杯底部结冰粘连），让学生深刻感受吸热反应的存在与特点。从硝酸铵溶解的物理吸热到化学反应的吸热，逐步引导学生聚焦化学变化中的能量吸收现象，完善对能量变化两面性的认识。 环节五 任务归纳：建立能量变化分类框架 任务七：分类活动——给化学反应“贴标签” 教师在黑板上列出一系列化学反应的名称，请学生分组讨论，将它们分别归入“放热反应”或“吸热反应”两类。列出的反应包括：木炭燃烧、蜡烛燃烧、镁条与稀盐酸反应、生石灰与水反应、酸碱中和反应、光合作用、氢氧化钡晶体与氯化铵晶体反应、碳与二氧化碳在高温下反应、碳酸钙高温分解、天然气燃烧。 各小组讨论后派代表汇报分类结果，教师引导全班一起核对与修正。在分类过程中，教师引导学生发现规律：燃烧反应通常都是放热反应；需要持续加热或高温才能进行的反应，往往是吸热反应；金属与酸的反应、生石灰与水的反应是常见的放热反应。 教师进一步追问：如何判断一个化学反应是放热还是吸热？学生讨论后，教师引导学生总结判断方法：一是通过实验测量温度变化，二是根据反应条件和反应类型进行初步推断。同时强调：实验测量是最直接、最可靠的判断方法。 【设计意图】通过分类归纳活动，帮助学生将零散的实验经验整理成系统的知识框架。让学生在讨论与辨析中深化对放热反应和吸热反应的理解，培养归纳概括与分类思维能力。强调实验测量的重要性，渗透科学实证意识。 环节六 任务应用：化学反应能量变化的社会价值 任务八：案例分析——自热食品的奥秘 教师回到新课导入时的自热火锅发热包，引导学生运用本节课所学知识解释：发热包中主要含有什么物质？它是如何产生热量的？学生结合实验中观察到的生石灰遇水放热现象，尝试解释发热包的工作原理——发热包中的主要成分是生石灰，加水后发生化学反应放出大量热，从而加热食物。 教师进一步介绍自热食品的安全注意事项：使用时要小心高温蒸汽，不要堵塞排气孔，避免烫伤。学生认识到化学知识与日常生活密切相关，化学既可以服务生活，也需要安全使用。 【设计意图】首尾呼应，用新课导入时的自热食品案例收尾，让学生用本节课所学知识解决导入时提出的问题，形成完整的认知闭环。同时渗透安全教育，体现化学学习的实用价值与社会责任感。 任务九：拓展讨论——化学能的转化与利用 教师引导学生思考：化学反应中的能量变化，除了热能形式，还有哪些表现形式？学生分组讨论后，教师引导学生认识到：化学反应释放的能量可以转化为热能、光能、电能等多种形式。例如：燃料燃烧将化学能转化为热能和光能；干电池工作时将化学能转化为电能；电池放电、燃料电池等都是化学能转化为电能的实例。 教师进一步拓展：人类利用化学反应中的能量变化，已经开发出了许多重要的能源技术。例如：煤炭、石油、天然气等化石燃料的燃烧为人类提供了大量能源；电池技术为移动设备和新能源汽车提供了动力；未来，氢能等清洁能源的开发也离不开对化学反应能量变化的深入研究。 教师引导学生展望：随着科学技术的发展，人类对化学反应中能量变化的认识将更加深入，能够更高效、更清洁地利用化学能，为解决能源危机和环境问题贡献力量。鼓励学生努力学习化学知识，将来为新能源技术的发展做出贡献。 【设计意图】将课堂知识从热能拓展到更广泛的能量转化形式，帮助学生建立更完整的“化学能”概念。联系能源与环境的社会议题，激发学生的社会责任感与科学使命感，体现化学学科的育人价值。 环节七 任务反思：课堂收获与展望 任务十：总结梳理——我学到了什么 教师引导学生回顾本节课的学习内容，用自己的话总结：通过这节课的学习，你认识到了什么？你最大的收获是什么？学生自由发言后，教师帮助梳理：本节课我们认识到化学反应不仅有物质变化，还伴随能量变化；有的化学反应放热，有的化学反应吸热；放热反应和吸热反应在生活和生产中有广泛应用；化学反应释放的能量可以转化为热能、光能、电能等多种形式。 教师进一步提出思考问题供学生课后继续探究：为什么有的化学反应放热，有的吸热？化学反应中能量变化的微观本质是什么？为下节课的学习埋下伏笔，激发学生持续探究的兴趣。 【设计意图】通过学生自主总结与教师梳理相结合，帮助学生将本节课的知识系统化。设置悬念性问题，引导学生带着思考离开课堂，为后续课时的学习做好铺垫，保持学习的连续性与探究的持续性。 板书设计 课题2 化学反应中的能量变化 一、化学反应伴随能量变化 物质变化 + 能量变化 二、放热反应 定义：反应过程中放出热量 实例：燃烧、金属与酸、生石灰与水、中和反应 三、吸热反应 定义：反应过程中吸收热量 实例：光合作用、氢氧化钡与氯化铵、高温分解 四、能量转化 化学能 → 热能 / 光能 / 电能 五、应用 自热食品、燃料燃烧、电池、新能源 学科网（北京）股份有限公司 $