第2章基础实验2水的组成及变化的探究教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

沪教版九年级化学（上册） 基础实验2 水的组成及变化的探究 教学设计 一、教材分析 本实验位于沪教版九年级化学上册第二单元"身边的化学物质"中的基础实验2，是在学生已经学习氧气、二氧化碳等物质之后，对身边常见物质"水"的一次系统探究。教材以电解水实验为核心载体，引导学生通过宏观现象推断物质组成，再结合氢气燃烧实验，建立"分解—化合"双向证据链，为后续学习化学方程式、质量守恒定律及物质构成奥秘奠定实验与思维基础。 二、四维核心素养 （一）化学观念 通过电解水与氢气燃烧两个实验，认识水是由氢元素和氧元素组成的纯净物，形成"元素是组成物质的基本成分""化学变化中元素种类不变"的元素观与变化观。 （二）科学思维 依据气体检验现象进行归纳、推理与论证，从宏观现象走向微观解释，发展基于证据推理、模型建构与辩证分析的科学思维。 （三）科学探究 经历"提出问题—设计方案—动手操作—观察记录—解释结论"的完整探究过程，学会规范进行电解水实验与气体检验，提升合作探究与实践操作能力。 （四）科学态度与责任 在实验中养成严谨求实、安全第一的态度；结合水的宝贵性，形成爱护水资源、节约用水、保护水环境的社会责任感。 三、教学重难点 教学重点：通过电解水实验及气体检验，认识水的元素组成；通过氢气燃烧实验，建立"分解与化合"双重证据链，理解水发生化学变化时的本质。 教学难点：从宏观实验现象推断微观粒子的变化过程；理解电解水与氢气燃烧两个实验在论证水组成时的相互印证关系；规范、安全地进行气体收集、点燃与验纯操作。 四、设计意图 本设计以"水到底由什么组成"为核心驱动问题，将整堂课拆解为环环相扣的任务链：从生活情境中提出问题，到动手完成电解水实验，再到对两极气体进行鉴别，进而借助氢气燃烧实验反向验证水的组成，最终回归"水的变化"与"水资源保护"。每一任务都对应一次"做中学、思中悟"的认知活动，避免教师单向讲授。学生在任务驱动下自主设计方案、合作观察、用证据说话，在真实问题解决中落实化学观念、科学思维、科学探究与科学态度责任四维素养，同时紧扣新教材中"宏微结合""证据推理""跨学科实践"的编写理念。 五、教学过程 任务一 情境启思——从"一滴水"走进化学探究 教师展示一段短视频：浩瀚的海洋、奔流的江河、清晨的露珠、干涸的土地、洁净的自来水、被污染的小河，画面最后定格在一滴透明清澈的水上。教师提问："同学们，水是我们最熟悉的物质。它是一种什么样的物质？它是由什么组成的？它会不会“变成”别的物质？如果会，又会变成什么？" 学生结合生活经验自由发言：水是无色无味的液体、可以喝、可以养鱼、可以结冰、可以烧开水冒水蒸气……教师顺势追问："这些变化中，水本身有没有变成别的新物质？有没有一种办法，能让水“分裂”成更小的组成部分，让我们看清它到底由什么构成？" 学生陷入思考。教师板书课题"基础实验2 水的组成及变化的探究"，并在黑板中央画出一个大大的水滴轮廓，告诉学生："这一节课，我们就要像科学家那样，用实验把这滴水“打开”，看看它里面究竟藏着什么。" 【设计意图】以真实生活画面唤起学生已有经验，制造"熟悉又陌生"的认知冲突，把"水的组成"这一抽象问题转化为学生愿意探究的任务，自然导入新课。 任务二 温故知新——区分水的物理变化与化学变化 教师出示四张图片：①冰融化成水；②水蒸发成水蒸气；③给水通电后电极上冒出气泡；④氢气在空气中安静燃烧，烧杯壁上出现水珠。请学生以小组为单位讨论：这四张图中，哪些属于物理变化？哪些属于化学变化？判断的依据是什么？ 学生讨论后汇报：前两种变化中，水只是状态发生了改变，由固态变成液态、由液态变成气态，物质本身仍然是水，没有变成别的新物质，因此属于物理变化；后两种变化中，水的模样已经改变——一种情形下水"消失"了，冒出了看不见的气体；另一种情形下两种气体相遇燃烧后，又重新出现了水珠，过程中生成了新物质，因此属于化学变化。 教师肯定学生判断，追问："既然后两种变化属于化学变化，那么化学变化前后，物质的组成会不会变？如果我们想知道水到底由什么组成，应该借助哪一类变化？"学生一致认为：必须借助化学变化，把水"拆开"或"合起来"，才能看清它的组成。 【设计意图】通过图像对比唤醒学生对物理变化与化学变化的已有认识，让学生意识到只有通过化学变化才能"看见"物质的组成，为接下来的电解水实验做认知铺垫。 任务三 合作探究——动手完成电解水实验 教师介绍实验装置：水电解器（或霍夫曼电解器）、直流电源、导线、火柴、小试管、带火星的木条。强调安全事项：①直流电源电压要按教师指示调节，严禁用家庭交流电直接实验；②通电前先检查装置气密性，玻璃管中要加满水（可事先加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液以增强导电性）；③通电时不要用手直接接触电极与溶液；④产生的气体必须经检验后才能合理处置，未经检验绝对不能随意点燃。 教师边示范边讲解操作步骤：先把两支玻璃管中注满水，将电极分别接到直流电源正、负极；接通电源后，引导学生从侧面仔细观察两支玻璃管内的现象。学生开始分组实验。很快，两支电极表面都冒出了细小的气泡，气泡上升，聚集在玻璃管顶部，把管中的水逐渐向下压。学生惊奇地发现：与电源负极相连的玻璃管中液面下降得更快，与电源正极相连的玻璃管中液面下降得较慢；过一段时间，两支玻璃管中收集到气体的体积比大约是二比一。 教师请学生把观察到的现象填入任务单：①通电后，两极表面都出现____；②两支玻璃管中气体体积较大的是连接____极的一侧；③两支玻璃管中气体的体积比大约是____。学生汇报：两极都有气泡，负极管中气体多，正极管中气体少，体积比约为二比一。教师追问："这些气体到底是什么？为什么会出现这种体积差异？我们又该如何把它们鉴别出来？" 【设计意图】让学生亲自动手，经历完整的实验操作流程，在真实现象中发现问题、记录证据，培养规范操作、仔细观察、实事求是的科学态度。 任务四 证据鉴别——检验两极气体 教师引导学生思考：实验室中通常用什么方法区分不同气体？学生回忆起：氧气能使带火星的木条复燃；氢气是一种可燃性气体，燃烧时发出淡蓝色火焰，燃烧产物是水。教师在此基础上示范并强调操作要点："检验负极气体时，一定要先验纯，即先收集一小试管气体，用拇指堵住管口移近酒精灯火焰，若听到尖锐爆鸣声，说明气体不纯，必须重新收集；若声音很小，才说明气体较纯净，可以安全点燃。" 学生分组检验。先打开连接负极玻璃管的活塞，用小试管收集导出的气体，按教师要求进行验纯操作，确认安全后在尖嘴管口点燃气体。学生观察到：气体能够燃烧，产生淡蓝色火焰；在火焰上方罩一个干而冷的小烧杯，烧杯内壁很快出现一层水雾，用手触摸烧杯外壁，能感觉到明显发热。由此学生得出结论：负极产生的气体具有可燃性，燃烧后生成水，该气体是氢气。 接着，学生打开连接正极玻璃管的活塞，将一根带火星的木条放在尖嘴管口，木条立刻复燃，并比在空气中燃烧得更旺。学生一致得出结论：正极产生的气体能支持燃烧，是氧气。 教师引导学生对照体积数据："负极气体（氢气）和正极气体（氧气）的体积比约为二比一，这与我们今天所学的事实高度吻合。" 在此基础上，请学生思考："水通电后生成了氢气和氧气，这说明水中含有哪些元素？"学生讨论后回答：氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成；化学变化中元素种类不变，因此水中一定含有氢元素和氧元素。教师进一步指出：水是由氢元素和氧元素组成的纯净物。 【设计意图】让学生在"提出假设—实验验证—得出结论"的过程中，体会化学学习中"证据—推理—结论"的逻辑链条，发展证据推理与模型认知能力；同时通过验纯、点燃等操作强化安全意识。 任务五 逆向验证——氢气燃烧再次"看见"水 教师话锋一转："刚才我们用通电的方法把水“拆”成了氢气和氧气，反过来，如果让氢气在氧气中燃烧，又会得到什么？这一步能否反过来证明水的组成？" 教师演示氢气在空气中燃烧的实验（或播放规范实验视频）：先对氢气进行严格验纯，然后在导管口点燃纯净氢气，观察到安静燃烧，火焰呈淡蓝色；用一只干而冷的小烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁很快出现水雾，迅速变得模糊；把烧杯倒转过来，倒入少量澄清石灰水，石灰水不变浑浊，说明燃烧产物中没有二氧化碳，只有水。 教师引导学生对比两个实验："电解水实验中，水变成了氢气和氧气；氢气燃烧实验中，氢气和氧气结合又变成了水。这一正一反两个实验，像不像两位证人在互相印证？它们共同证明了什么？"学生归纳：两个实验从"分解"与"化合"两个方向相互印证，都说明水是由氢元素和氧元素组成的。 教师进一步追问："那么水分子本身在这一过程中发生了什么变化？"引导学生借助模型或示意图想象：水分子可以看作由更小的氢原子和氧原子构成；通电时，水分子被拆开，氢原子重新组合成氢气，氧原子重新组合成氧气；燃烧时，氢原子和氧原子又重新结合成新的水分子。这一过程中，原子种类和数目都没有改变，只是重新进行了组合。由此，学生初步建立"化学变化是分子破裂、原子重新组合"的微观认识。 【设计意图】通过"正向分解—反向化合"双向证据链，让学生体会科学结论的可检验性与可重复性；借助宏观现象走向微观解释，培养宏微结合的化学思维。 任务六 回归教材——梳理"水的组成与变化"知识结构 教师引导学生翻开教材对应章节，对照新教材中的实验插图、现象记录表与思考讨论栏目，把本节课的发现整理成一张"知识地图"：从物质类别看，水是一种纯净物、氧化物、化合物；从元素组成看，水由氢元素和氧元素组成；从变化类型看，水的三态变化属于物理变化，水通电分解与氢气燃烧属于化学变化；从能量形式看，电解水需要消耗电能，氢气燃烧则放出热能和光能。 教师组织学生讨论："为什么在电解水实验中要加入少量稀硫酸或氢氧化钠？" 学生结合教师提示思考后回答：纯水的导电能力很弱，加入少量这些物质可以增强溶液的导电性，使实验现象更明显；但加入的量必须严格控制，否则会影响对水本身变化的判断。教师补充说明：在整个过程中，我们要特别注意控制变量，只改变"通电"这一个条件，其他条件保持相同，这样观察到的现象才能有说服力。 教师再引导学生思考教材中"交流讨论"栏目里的问题："有人说，水是取之不尽、用之不竭的。你怎么看？"学生结合课前查阅的资料发言：地球上虽然有大量水，但可供人类直接利用的淡水资源非常有限，分布也不均匀；工业废水、农业污水和生活污水还在不断污染有限的水源。因此，每一位同学都应该养成节约用水、爱护水环境的好习惯。 【设计意图】紧扣新教材栏目，让学生的实验发现与教材文本相互印证，形成结构化知识；同时把化学学习延伸到环境保护与社会责任，落实"科学态度与责任"素养。 任务七 迁移应用——解释身边的"水现象" 教师给出三个真实情境，请学生用本节课所学进行解释：情境一：冬天早晨，窗玻璃内侧出现一层水雾；情境二：家用燃气热水器使用时，排气管外壁有时会凝结出小水珠；情境三：实验室做细铁丝在氧气中燃烧实验时，集气瓶底部要预先留少量水；情境四：某地宣传"水能变油"，声称往水里加一种催化剂就能直接当燃料。 学生分组讨论后汇报：情境一中，室内温暖水蒸气遇到冷玻璃液化成小水滴，属于物理变化；情境二中，燃气燃烧产生的水蒸气遇冷管壁凝结成水，说明燃烧产物中有水，但水的出现并不改变燃气本身；情境三中，留少量水是为了吸收燃烧放出的热、防止溅落物炸裂瓶底，属于对水的物理性质的应用；情境四则是违背化学基本原理的虚假宣传——水由氢、氧两种元素组成，而油中含有碳元素，在不额外引入含碳物质的前提下，水不可能通过简单"催化"直接变成油。 教师对学生的回答给予肯定，并强调："学化学不是为了背结论，而是为了能用科学的眼光辨别真伪、解释生活。" 【设计意图】把课堂知识迁移到真实情境与社会议题中，发展学生在新情境中解决问题的能力，同时进行科学价值观教育，增强对伪科学的辨别力。 任务八 总结升华——绘制"水的化学之旅" 教师请学生以小组为单位，用一张A4纸绘制一幅"水的化学之旅"思维导图：以"水"为中心，向外延伸出三条主线——"水是什么"（物质类别、元素组成）、"水会怎样变"（物理变化与化学变化）、"我们应该怎么做"（爱护水资源、节约用水、安全用气用电）。鼓励学生用图画、符号、关键词表达，不必拘泥于形式。 各小组上台展示，互相点评。教师在学生展示基础上做最后提升："今天我们通过电解水和氢气燃烧两个实验，像科学家一样把一滴水“打开”，又“合起来”，看到了水的组成。更重要的是，我们学会了用证据说话、用实验检验猜想、用变化认识物质。希望同学们把这种精神带到今后的学习中，也带到对待身边每一滴水的态度中。" 【设计意图】通过思维导图帮助学生把零散发现结构化、可视化，完成从具体实验到抽象认识的升华；在展示交流中锻炼表达能力与合作意识，让整节课首尾呼应。 六、板书设计 基础实验2 水的组成及变化的探究 一、提出问题：水由什么组成？会发生怎样的变化？ 二、实验探究 　　1. 电解水实验 　　　　现象：两极产生气泡；负极气体体积约为正极气体体积的二倍 　　　　检验：负极气体可燃，火焰淡蓝色，罩冷烧杯内壁出现水雾，即为氢气 　　　　　　　正极气体能使带火星木条复燃，即为氧气 　　2. 氢气燃烧实验 　　　　现象：安静燃烧，淡蓝色火焰；干冷烧杯内壁出现水雾，说明生成水 三、得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的纯净物 四、变化类型 　　物理变化：水的三态变化（状态改变，物质不变） 　　化学变化：电解水、氢气燃烧（分子改变，原子重新组合） 五、责任担当：爱护水资源，节约用水，安全实验 学科网（北京）股份有限公司 $