2.1我们周围的空气第一课时教学设计--2026-2027学年八年级化学人教版（五四学制）全一册

第二单元 课题1 我们周围的空气 第一课时 教学设计 人教版（五四学制）初中化学 八年级全一册 一、教材分析 本课题是学生系统学习化学的入门课题，承上启下。教材从学生熟悉的空气入手，通过拉瓦锡实验史和空气中氧气含量的测定实验，引导学生认识空气的组成，建立纯净物与混合物的初步概念。内容贴近生活，实验性强，是培养学生科学探究能力和化学基本观念的重要载体。 二、四维核心素养 （一）化学观念 通过认识空气是由氮气、氧气等多种物质组成的混合物，初步建立物质组成的元素观与分类观，认识到空气是一种宝贵的自然资源，形成“物质是由元素组成的、物质可以分类研究”的基本化学观念。 （二）科学思维 通过分析拉瓦锡实验的设计思路与定量研究方法，培养基于证据进行推理的逻辑思维；通过对氧气含量测定实验的误差分析，发展批判性思维与模型认知能力，学会从现象到本质、从定性到定量的思维方法。 （三）科学探究 通过观察和参与空气中氧气含量测定的演示实验，学习科学探究的基本环节，能提出问题、作出猜想、设计方案、观察记录、分析现象并得出结论，提升实验操作技能与探究实践能力。 （四）科学态度与责任 通过了解空气成分发现的历史和拉瓦锡敢于质疑权威、勇于探索的科学精神，培养严谨求实的科学态度；通过认识空气与人类生活的密切关系，树立保护空气、珍惜资源的社会责任感。 三、教学重难点 教学重点 空气中氧气含量的测定实验及空气的组成成分；纯净物与混合物的概念区分。 教学难点 空气中氧气含量测定实验的原理理解、实验现象分析及误差讨论；从宏观现象深入到微观本质的思维跨越。 四、设计意图 本节课以任务驱动、活动建构为设计主线，立足新课标理念，将知识学习融入真实情境与探究任务之中。设计意图主要体现在三个方面：第一，以学生熟悉的生活场景为切入点，通过找空气、感空气、探空气的递进式任务，让学生从感性认识上升到理性认识，体现从生活走进化学的课程理念；第二，以拉瓦锡实验史为线索，让学生重走科学家的探究之路，在模拟科学家的思维过程中理解定量实验的设计思想，体会科学探究的本质；第三，以空气中氧气含量的测定实验为核心探究活动，让学生在观察、讨论、分析、推理中主动建构知识，实现做中学、探中学、思中学，落实化学学科核心素养的培养目标。同时，本节课注重知识的前后联系与方法迁移，为后续学习氧气性质、制取及化学方程式等内容奠定基础。 五、教学过程 任务一：情境导入——寻找我们身边的空气 活动1 情境激趣，初识空气 教师展示一张蓝天白云的图片，同时拿出一个空烧杯，向学生提问：“同学们，老师手里这个烧杯里装着什么？”学生通常会回答“什么也没有”或“空的”。教师不急于给出答案，而是将烧杯口朝下竖直倒扣入盛水的水槽中，再慢慢倾斜烧杯，让学生观察到有气泡从烧杯口冒出。此时教师追问：“这些气泡是什么？它们从哪里来？”由此引导学生认识到烧杯中并非真的空无一物，而是充满了一种看不见、摸不着但确实存在的物质——空气。 紧接着，教师请学生用手在面前轻轻扇动，感受气流拂过脸颊的触感；再请学生深吸一口气，体会胸腔充满的感觉。通过这些亲身体验，学生初步建立空气就在我们周围的感性认识。教师顺势引导：空气与我们朝夕相伴，我们每时每刻都离不开它，那么空气究竟是由什么组成的？它是一种单一的物质，还是由多种物质混合而成的？由此引入本节课的探究主题。 活动2 交流分享，唤起经验 教师组织学生以小组为单位，围绕“关于空气，你已经知道了什么”展开讨论。学生根据小学科学课的知识和生活经验，能够说出空气无色无味、空气有重量、空气中有氧气供呼吸、植物光合作用产生氧气、空气流动形成风等内容。教师将学生的发言要点简要记录在黑板一侧，形成已知清单。 在学生交流的基础上，教师进一步引导：“同学们说了很多关于空气的认识，但这些认识大多来自生活经验或前人的结论。那么，科学家是如何确证空气组成的呢？空气的成分又是通过什么实验方法被发现的？”由此自然过渡到科学家探究空气成分的历史，激发学生的探究欲望。 任务二：探究之旅——重温空气成分发现史 活动3 阅读史料，认识拉瓦锡实验 教师引导学生阅读教材中关于拉瓦锡研究空气成分的史料，同时播放一段关于拉瓦锡实验的微视频。学生在阅读和观看后，教师组织学生围绕以下问题进行小组讨论： 问题一：拉瓦锡为什么要把汞放在密闭容器中连续加热十二天？如果不密闭，实验结果会怎样？ 问题二：拉瓦锡观察到容器里气体的体积减少了约五分之一，剩余约五分之四的气体不能供给呼吸、也不能支持燃烧。这两种不同性质的气体分别是什么？ 问题三：拉瓦锡把汞表面生成的红色粉末收集起来加强热，又得到了汞和一种气体，并且这种气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的气体体积。这个现象说明了什么？ 学生小组讨论后派代表汇报。教师在学生回答的基础上进行归纳：拉瓦锡通过定量实验，首次明确得出了空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积的五分之一的结论。拉瓦锡实验的伟大之处在于：它不是凭直觉猜测，而是用密闭装置和定量测量的方法，用确凿的实验证据说话，这正是科学研究的精髓。 活动4 分析实验方法，体会定量思想 教师进一步引导学生深入思考：拉瓦锡实验为什么要用汞？汞在实验中起到了什么作用？ 学生经过讨论后认识到：汞是一种银白色的液态金属，在加热条件下能与密闭容器中的氧气发生反应，生成红色的氧化汞固体，从而将密闭容器内的氧气消耗掉。由于反应后生成的是固体，密闭容器内气体的总体积减少，减少的体积就是被消耗的氧气的体积。这样，通过测量密闭容器内气体体积的变化，就可以推算出空气中氧气的含量。 教师强调：拉瓦锡实验运用的是一种间接测量的方法——虽然我们无法直接看到空气中氧气的多少，但可以通过化学反应将氧气从空气中取走，然后测量气体减少了多少，从而间接得知氧气的体积分数。这种将不易测量的量转化为易测量的量的思路，是化学乃至整个科学研究中非常重要的思想方法。 任务三：实验探究——测定空气中氧气的含量 活动5 设计实验方案 教师引导学生：“拉瓦锡用汞做了这个著名实验，但汞有毒，实验耗时很长。我们能不能设计一个更简单、更安全的实验，在课堂上重现拉瓦锡的结论呢？” 教师提供如下实验器材供学生选择：集气瓶、带导管的橡胶塞、燃烧匙、烧杯、弹簧夹、橡皮筋、红磷、酒精灯、火柴、水。学生以小组为单位，讨论并设计实验方案。教师在巡视过程中适时点拨： 第一，选择什么物质来消耗氧气？引导学生认识到所选物质必须能在空气中燃烧且只与氧气反应，燃烧后生成固体，这样密闭容器内气体减少的体积才等于氧气的体积。红磷符合这一要求，它燃烧时只与氧气反应，生成的五氧化二磷是白色固体。 第二，如何观察和测量气体体积的变化？引导学生想到利用水进入密闭容器的方法：如果密闭容器内的氧气被消耗，容器内压强减小，外界大气压就会将烧杯中的水压入集气瓶，进入集气瓶中水的体积就等于被消耗的氧气的体积。 第三，实验前需要做哪些准备？引导学生思考：集气瓶中要预先装入少量水；要将集气瓶水面上方的体积划分为五等份并做上标记；实验前要检查装置的气密性；要用弹簧夹夹紧胶皮管。 活动6 观察演示实验，记录现象 教师按照讨论确定的方案进行演示实验，学生仔细观察并记录实验现象。实验步骤如下： 第一步，在集气瓶中加入少量水，并将水面上方的空间划分为五等份，做好记号。第二步，用弹簧夹夹紧胶皮管，在燃烧匙内放入足量红磷，用酒精灯点燃红磷后，立即伸入集气瓶中并塞紧橡胶塞。第三步，引导学生观察红磷燃烧时的现象：红磷燃烧，产生大量的白烟，放出热量。第四步，待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，引导学生观察烧杯中的水沿导管进入集气瓶的现象。 学生观察到：打开弹簧夹后，烧杯中的水沿导管流入集气瓶，进入集气瓶的水的体积约占集气瓶原空气体积的五分之一。 活动7 分析现象，得出结论 实验结束后，教师组织学生围绕以下问题进行深入分析： 问题一：红磷燃烧生成了什么？白烟是什么状态的物质？引导学生明确：红磷燃烧生成的五氧化二磷是白色固体小颗粒，大量悬浮在气体中形成白烟。由于生成物是固体，所占体积可以忽略不计。 问题二：打开弹簧夹后，为什么烧杯中的水会进入集气瓶？进入集气瓶的水的体积说明了什么？引导学生推理：红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成固体五氧化二磷，使集气瓶内气体压强减小，小于外界大气压，因此大气压将烧杯中的水压入集气瓶。进入集气瓶的水的体积等于被消耗的氧气的体积，由此证明氧气约占空气总体积的五分之一。 问题三：集气瓶内剩余的气体主要是什么？它具有哪些性质？引导学生推理：红磷燃烧到一定程度就熄灭了，说明剩余气体不能燃烧也不支持燃烧；水进入集气瓶约五分之一后就不再进入，说明剩余气体难溶于水。由此得出结论：剩余的主要气体是氮气，氮气不能燃烧也不支持燃烧，且难溶于水。 活动8 误差分析，深化思维 教师进一步提出探究性问题：“如果在实验中，进入集气瓶的水的体积明显少于五分之一，可能是什么原因造成的？”学生分组讨论后汇报，教师归纳总结常见的误差原因： 原因之一：红磷的量不足，没有将集气瓶内的氧气完全消耗掉，导致瓶内压强减小的幅度不够，进入的水偏少。 原因之二：装置漏气，如果装置气密性不好，当集气瓶内气体压强减小时，外界空气会进入集气瓶，弥补一部分压强差，导致进入的水偏少。 原因之三：未冷却至室温就打开了弹簧夹，此时集气瓶内气体温度偏高，压强偏大，导致进入的水偏少。 教师追问：有没有可能进入的水多于五分之一？引导学生反向思考：如果点燃红磷后伸入集气瓶的速度太慢，塞紧瓶塞之前瓶内部分空气受热膨胀逸出，或者弹簧夹没有夹紧胶皮管，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出，都会导致最终进入集气瓶的水多于五分之一。 通过正反两方面的误差分析，学生不仅理解了实验原理，更学会了从实验条件和操作细节出发进行严密的逻辑推理，科学思维能力得到有效训练。 任务四：归纳建构——空气的组成与物质分类 活动9 梳理空气成分，建立组成模型 教师引导学生综合本节课的实验结论和阅读教材获得的知识，梳理空气的完整组成。学生总结出：空气的成分按体积计算，大约是氮气占百分之七十八，氧气占百分之二十一，稀有气体占百分之零点九四，二氧化碳占百分之零点零三，其他气体和杂质占百分之零点零三。 教师用饼图的形式在黑板上展示空气各成分的体积分数，帮助学生建立直观的组成模型。同时强调：以上各数值是按体积分数计算的，不是质量分数；空气的成分一般是比较固定的，但随着人类活动的影响，某些成分的含量会在一定范围内发生变化。 活动10 概念辨析，初识物质分类 教师引导学生思考：“空气是由多种成分组成的，而氧气只是一种物质，氮气也只是一种物质。空气和氧气、氮气在物质分类上有什么不同？” 学生在教师的引导下得出：像空气这样由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物；像氧气、氮气、二氧化碳这样只由一种物质组成的叫做纯净物。 教师进一步引导学生辨析：混合物中各成分之间没有发生化学反应，它们各自保持着自己的性质。例如，空气中的氧气仍然具有支持燃烧和供给呼吸的性质，氮气仍然不能燃烧也不支持燃烧。纯净物可以用专门的化学符号来表示，如氧气用O₂表示，氮气用N₂表示，二氧化碳用CO₂表示。 教师请学生列举生活中常见的混合物和纯净物实例，及时巩固概念。例如：河水、矿泉水、洁净的空气是混合物；蒸馏水、氧气、氮气、二氧化碳是纯净物。特别需要指出：洁净的空气不等于纯净的空气，即使空气中各成分含量没有明显变化，空气仍然是混合物，因为它由多种物质组成。 任务五：拓展应用——空气是宝贵的资源 活动11 讨论交流，认识空气价值 教师引导学生结合生活经验，讨论空气各成分的用途。学生交流后，教师归纳：氧气可以供给呼吸，用于医疗急救、潜水、登山；可以支持燃烧，用于炼钢、气焊、宇宙航行。氮气是制造硝酸和氮肥的重要原料；由于氮气化学性质不活泼，常用作保护气，如食品包装中充氮防腐、焊接金属时作保护气；液氮还可用于医疗冷冻麻醉和超导材料的低温环境。稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯；氦气可用于填充探空气球；氖气可用于制作霓虹灯的红光光源。 活动12 联系社会，树立环保意识 教师展示一组关于空气污染的图片或数据，引导学生思考：随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等环境问题都与空气污染有关。 教师请学生结合生活实际，说一说作为中学生可以为保护空气做些什么。学生纷纷发言：植树造林、绿色出行、节约用纸、减少使用一次性物品、积极宣传环保理念等。教师总结：空气是人类赖以生存的自然资源，保护空气人人有责。让我们从自身做起，从身边的小事做起，共同守护我们赖以生存的蓝天。 任务六：课堂总结——梳理收获，构建体系 教师引导学生回顾本节课的学习历程：从感知空气的存在，到重温拉瓦锡的定量实验，再到亲手设计并观察空气中氧气含量的测定实验，最后归纳出空气的组成并初步建立纯净物与混合物的分类概念。 教师用思维导图的形式，帮助学生将零散的知识系统化：空气的存在——空气的组成——各成分的体积分数——纯净物与混合物——空气是宝贵的自然资源。同时强调本节课学习的重要方法：定量实验法、间接测量法、误差分析法。这些方法不仅适用于空气组成的研究，也将在今后的化学学习中反复运用。 任务七：课后延伸——学以致用 基础性作业：完成教材课后练习题，巩固空气的组成成分及纯净物、混合物的概念。 拓展性作业：查阅资料，了解近年来我国在空气质量改善方面采取了哪些措施，取得了哪些成效，写一篇简短的科普短文。 实践性作业：利用家中的材料（如蜡烛、玻璃杯、水盆），尝试设计一个简易实验，验证空气中氧气的体积约占五分之一，并思考该实验与教材中红磷燃烧实验相比，有哪些优点和不足。 六、板书设计 课题1 我们周围的空气（第一课时） 一、空气的存在：无色无味、看不见摸不着、真实存在 二、空气组成的发现：拉瓦锡——定量实验——氧气约占1/5 三、空气中氧气含量的测定 现象：红磷燃烧，产生大量白烟；打开弹簧夹，水进入集气瓶约占1/5 结论：氧气约占空气体积的1/5；剩余气体（氮气）不燃烧也不支持燃烧，难溶于水 误差分析：进水少于1/5——红磷不足、装置漏气、未冷却至室温 四、空气的成分（按体积计算） 氮气78% 氧气21% 稀有气体0.94% 五、物质分类 纯净物：由一种物质组成（如氧气、氮气、二氧化碳） 混合物：由两种或两种以上物质混合而成（如空气、河水） 六、空气是宝贵的自然资源——保护空气，人人有责 学科网（北京）股份有限公司 $