跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的-【勤径学升】2026-2027学年九年级上册化学实验报告册(人教版·新教材)

在旁边点一根蚊香（注意安全），看数值会不会明显 上升，如果没有明显变化，说明传感器可能坏了。 3.示例：我会选PM2.5传感器、二氧化硫传感器、温湿 度传感器。理由如下：PM2.5是雾霾的主要成分，能 钻进人的肺里，对健康危害最大，冬天尤其需要重点 监测。二氧化硫是工厂和燃煤取暖排出的刺鼻气 体，容易引起咳嗽和哮喘，夏天工厂排放多时需要关 注。温湿度虽然不算“污染物”，但它会影响其他传 感器的读数（比如湿度太高会让PM2.5测量值偏 高)，还能帮助我们判断是不是因为潮湿导致了数据 异常。另外，温度和湿度本身也是舒适度的重要指 标。这样既能抓住主要污染物，又能辅助校准数据， 比较实用。 实践反馈 1.D 2.(1)鹤岗低PM10 (2)降低PM。的浓度 (3)二氧化氮（合理即可） (4)植树种草（合理即可） 第三单元物质构成的奥秘 探究4分子运动现象 实验过程 【实验步骤】 (1)无色不能(2)由无色变为红色能(3)由无 色变为红色不变色挥发变红 【注意事项】 限制氨分子的运动范围，保证短时间内观察到实验 现象 延伸练习 1.(1)分子在不断地运动(2)越小 (3)①不要②立即盖上灯帽 2.(1)abc(2)浓硫酸十氨气→硫酸铵 跨学科实践活动2制作模型并展示 科学家探索物质组成与结构的历程 【活动设计与实施】 任务一 2.不断地运动挥发水无色酚酞溶液 【延伸思考】 1.示例：科学家虽然不能用眼睛直接看到原子，但能通 过很多“蛛丝马迹”证明它存在，就像我们看不见风， 但看到树叶晃动就知道风来了。生活现象：打开香 水瓶，远处就能闻到香味，说明香水分子飘到了我们 鼻子里；糖块放入水中，整杯水变甜，说明糖分子分 散到了水中。物理实验：用显微镜看水中的花粉颗 粒，会发现它们一直在乱动，这是水分子从四面八方 撞击花粉造成的（布朗运动）。化学反应：2份氢气 和1份氧气恰好生成2份水，而且总质量不变，说明 反应是按“一个一个”的粒子进行的，这些粒子就是 参考答案 初中实验探究报告册 分子和原子。所以，原子是科学家通过大量实验推 理出来的真实存在，不是凭空想象的。 2.示例：科学家对原子内部结构的认识，像拼图一样一 步步完善。 道尔顿(1803年)：认为原子像实心的小球，坚硬、不 可再分。这就像把原子看作一个“小钢珠”。 汤姆孙(1904年)：发现原子里面有带负电的电子， 所以提出原子像“葡萄干布丁”一正电荷是布丁， 电子是葡萄干，镶嵌在里面。 卢瑟福(1911年)：用带正电的粒子去轰击金箔，发 现大多数粒子穿过去，少数被弹回。于是他推断：原 子中心有个极小的、带正电的核，外面是空荡荡的空 间，电子绕着核跑，就像“太阳系”。 后来科学家又发现电子不是沿固定轨道转，而是像 “云雾”一样出现在核外各处，称为电子云。 启示：科学认识没有终点，每一个新实验都可能推翻 旧模型；模型是帮助我们想象的“工具”，不是真实 照片。 3.示例：道尔顿认为原子是化学变化中最小的粒子，但 遇到气体反应时就出问题了。比如，2体积氢气和1 体积氧气点燃后生成2体积水蒸气。如果按道尔顿 的想法，氢原子和氧原子直接结合，那么2个氢原子 十1个氧原子只能生成1个“水原子”，但实际生成了 2份水。这就会让每个“水原子”里只能有半个氧原 子，但原子是不能再分的呀！这时候，意大利科学家 阿伏伽德罗提出：气体不是由原子直接组成的，而是 由“分子”组成的。氢分子由2个氢原子组成，氧分 子由2个氧原子组成，水分子由2个氢原子和1个 氧原子组成。这样，2个氢分子(4个氢原子)和1个 氧分子(2个氧原子)反应，生成2个水分子（每个含 2个H和1个O),数量完全对得上。所以，“分子” 是保持物质化学性质的最小粒子，而“原子”是化学 变化中的最小粒子，两者分工不同。 实践反馈 1.c 2.(1)B(2)C(3)③②① (4)碳元素和氧元素 二氧化碳分子 (5)碳原子和氢原子 第四单元 自然界的水 实验2水的净化 实验过程 【实验步骤】 澄清最澄清 【注意事项】 2.(1)滤纸(2)滤纸边缘漏斗内的液体液面 (3)玻璃棒三层滤纸烧杯内壁 3.(2)暴沸(3)陶土网(4)液体沸腾过于剧烈 (5)蒸馏烧瓶的支管口支管口处蒸气 73/跨学科实践活动2制作模型并展示科学家 探索物质组成与结构的历程 苓活动目标 通过制作模型和展示科学家的探索历程，进一步认识物质是由微观粒子构成的，进一步体会用 元素和分子、原子观点认识物质组成与结构的思路和方法。 答活动设计与实施 任务一探究构成物质的微观粒子 1.生活中闻到的各种气味、物质（如糖、盐等）在水中溶解“消失”等均可以说明物质是由微观粒子构 成的。 2.有关微观粒子运动特点的描述及相关实验原理 物理课程 化学课程 切物质的分子都在不停地做无规则运 分子运动的描述 微观粒子总是在 动，这种无规则运动叫作分子的热运动 氨气易 ,易溶于 相关实验原理 气体、液体、固体的扩散现象 ,能使 变红 区别：物理课程中突出物理的学科特点，以物质的相互作用和运动规律探究为 主，一般采用物理变化；化学课程中侧重化学的学科特点，以物质的组成、结 区别与联系 构、性质等的探究为主，一般采用化学变化 联系：物理和化学有着紧密的联系，通过基础的实验、宏观的现象展示或推测 分子运动的结果 3.微观粒子基础研究领域的新技术和新方法 【信息检索】 新技术 应用 扫描隧道显微镜(STM) 扫描、探伤及修补，微观操作等 粒子对撞机 探究微观粒子的宏观效应，认识粒子的新规律 研究化学反应过程及产物结构，研究物质的结构和晶格的细致变 散裂中子源 化等 阿秒光脉冲 跟踪、测量、操控电子运动，捕捉化学键形成/断裂的瞬时过程 新方法：主要有两种方法，一种是理论推动观测，从理论和公式推导出种种不可思议的现象，引发 271 初中实验探究报告册化学九年极上册 科学家们去寻求这些现象（如引力波、黑洞等）；另一种是观测推动理论，通过各种奇妙的测试仪 器，不断穷尽原子内部的奥秘（如更加微观的亚原子粒子的发现等）。 任务二认识模型在探索物质组成与结构中的作用 1.化学、物理、生物学的模型所对应的学科特点 化学的模型构建有利于更好地理解微观世界，更易于建立微观世界与宏观现象之间的联系， 更方便理解物质的组成、结构与性质等内容；物理的原子核模型同样展示了原子核的微观结构， 通过宏观化的微观世界更好地构建物理的知识体系；生物学的细胞模型更加形象逼真，更能深刻 体会细胞结构之间的区别和联系。 2.元素、分子、原子与物质的层次关系 物质< 组成 元素元素：具有相同核电荷数的一类原子的总称 宏观概念 构成 只讲种类不讲个数 构 构成 微观概念 既讲种类又讲个数 分子 构成 原子失得电子 破裂 得失电手离子 3.原子模型及科学家认识原子结构的历程 详见教材69页科学史话相关内容，查找“量子轨道模型”和“电子云模型”。通过构建的模型 理解完善对原子的认知；通过对原理的深入了解不断修正模型。 早期的模型只是一个臆测或假说，主要是通过观察得出的一些结论，一定程度上可以解释当 时的一些事实，但难以解释以后出现的新情沉。实验是检验推理和假说是否正确的最直接的 标准。 任务三以水为例梳理物质组成与结构的认识思路 1.科学家发现水的组成的历程 (1)发现氧气 1771~1772年间，瑞典化学家舍勒在加热红色的氧化汞、黑色的二氧化锰、硝石等时制得 了氧气；1774年，英国化学家普里斯特利同样在加热氧化汞时得到了氧气。但是两人相信陈 旧的“燃素理论”，并没有意识到发现了氧气。舍勒把氧气称为“火空气”，普里斯特利把氧气 称为“脱去燃素的空气”。 普里斯特利把自己的实验告诉了法国化学家拉瓦锡。此时的拉瓦锡在研究磷、硫及一些 金属燃烧后质量增加而空气减少的问题，得知普里斯特利的实验后瞬间意识到重要性。拉瓦 锡重复了实验后确定，得到的气体是一种新的元素。1775年4月拉瓦锡向巴黎科学院提出报 告，公布了氧的发现，并声明这种气体几乎是同时被舍勒、普里斯特利和他自己发现的。 (2)发现氢气 氢气的发现最早可追溯至16世纪瑞土的帕拉塞尔苏斯，他描述：铁屑与酸接触时会有一 /28 第三单元物质构成的奥秘初中实验探究报告册 种气体产生。17世纪，比利时医疗化学派学者范·海尔蒙特、英国化学家波义耳均发现发现 了金属和酸之间的反应，波义耳甚至注意到产生的气体非常易燃，但他没有确定氢气为一种 独立的物质。因此人们最终把氢气的发现者确定为后来的卡文迪什。 1776年，卡文迪什通过铁、锌与酸反应制得氢气，并采用普里斯特利发明的排水集气法收 集气体并进行研究。他发现，氢气和空气混合后点燃会发生爆炸，并且有液体生成。随着后 来纯氧的发现，卡文迪什又用纯氧重复这实验，确定了氢气和氧气反应的体积比为21。但受 制于“燃素理论”，卡文迪什和普里斯特利都坚持认为水是一种元素，没有正确认识到这个实 验的价值。直到拉瓦锡确定了水的组成后，才推动氢作为化学元素的确立。 (3)发现水的组成 1782年，拉瓦锡重复了卡文迪什的实验，并做了另一个实验：让水蒸气通过一根烧红的铁 制枪管，得到氢气。通过分析和归纳，他得出结论：水并非元素，而是氢和氧的化合物。 2.分子观点的形成过程及其在近代科学发展中的重要作用 从化学发展史来看，分子观点的形成主要经历以下几个阶段： (1)古代原子论 我国古代思想家墨子在《墨子·经下》中提出，“非半弗斫，则不动，说在端”，意思是说将 物质不断从中间分割至无法再分，此时的物质叫端。与墨子处于同一时期的古希腊哲学家德 谟克利特提出，万物都是由极小的、不可分割的微粒结合而成的。不过，这些古代的见解还都 带有臆测和思辨的性质。 (2)道尔顿原子论 在19世纪初，化学家在实验中陆续发现化学反应中的质量关系的基本定律（如质量守恒 定律等)，为解释这些定律，1803年英国化学家道尔顿提出原子学说，要点有三：①物质是由看 不见的原子构成的，原子是不可分割的，在化学变化中其本性保持不变；②同种原子的形状、 质量和性质都是相同的，不同种原子的形状、质量和性质是不同的；③在化学变化中，不同原 子以简单整数比相互结合，结合物的质量等于所含原子的质量之和。 (3)阿伏加德罗分子学说 1808年，法国化学家盖-吕萨克在研究氢气和氧气生成水的反应时，发现2体积氢气和1 体积氧气反应得到的水蒸气体积不是3体积，而是2体积。按事实进行推论，可以得出2个氢 原子和1个氧原子反应得到2个水蒸气原子的推论，这是与道尔顿原子学说相违背的。 为解决这一矛盾，1811年，意大利化学家阿伏加德罗提出分子学说，他认为：①原子是参 加化学反应的最小质点，而单质或化合物中能独立存在的最小质点则是分子；②分子由原子 构成，单质分子由相同元素的原子构成，化合物分子则由不同元素的原子构成；③不同物质的 分子间各原子重新组合则发生化学变化。 尽管阿伏加德罗的分子学说可以完美解释道尔顿原子论和盖-吕萨克实验事实之间的矛 盾，但由于分子学说缺乏实验依据，加上化学权威的反对，使得分子学说被埋没半世纪之久。 291 初中实验探究报告册 化学九年级上册 (4)原子一分子学说 1858年，在化学家积累大量数据后，意大利化学家康尼查罗经过整理和归纳，把原子学说 和分子学说相结合，发展为原子一分子学说，主要论点如下：①一切物质是由分子构成的，分 子是保持物质化学性质的最小微粒，原子是能构成分子的更小微粒，原子在化学反应中不能 再分；②同种原子化学性质相同、质量相同，不同原子化学性质和质量都不同；③单质分子由 相同的原子构成，化合物分子则由不同的原子构成，分子的质量等于构成它的原子的质量总 和；④分子和原子都在不断地运动。 (5)原子一分子学说的发展 随着科学的不断发展，原子一分子学说也只是一定历史发展阶段的相对真理。1897年， 汤姆生发现了电子；1911年，卢瑟福确认了原子核的存在；后来人们发现原子核由质子和中子 构成，质子和中子由夸克构成等等。从此人们对原子内部有了全新的认知。近年来，随着对 现代物质结构研究的不断深入，原子一分子学说也在不断发展。 竖展示与安流 1.可以对本次实践活动中提供的案例进行深入探索，了解不同化学家所处的环境，探究他们得出各 自学说的历史背景，思考我们在进行实验与探究中需要注意哪些方面。 2.利用表格或框图梳理本次活动中的收获。主题可以从“模型”“分子原子学说”“水的组成”等角度 进行拟定，注意所学知识与所查阅的资料之间的有机融合。 令延伸思考 1.原子看不见摸不着，科学家凭什么说它真的存在？ 2.原子模型是怎样“长高”的？从“实心球”到“电子云”告诉我们什么？ 3.为什么光说“原子”还不够，还要引入“分子”这个概念？ /30 第三单元物质构成的奥秘 初中实验探究报告册 幽实践反馈 1.对原子结构模型的形成，汤姆孙、卢瑟福和玻尔等科学家作出了突出贡献。下列说法不正确的是 ( A.科学模型的建立是一个不断完善、不断修正的过程 B.1911年，卢瑟福等人进行了α粒子（α粒子是带两个单位正电荷的氨原子核） 散射实验，为建立现代原子理论打下了基础。如图a、b、c、d四条线中，a不可 能是α粒子在该实验中的运动轨迹 C.汤姆孙通过实验发现了电子，使人们对原子结构的认识达到了完美的境界 1题图 D.人类借助模型建立，对原子的认识逐渐接近本质 2.(哈尔滨开学考试)人类探索原子结构的奥秘，经历了漫长的过程。 (一)如图1是卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验，请结合现象分析： α粒子束发生偏转 α粒子束 a粒子 未发生偏转 束 + B C 图1α粒子运动轨迹示意图 图2 (1)根据卢瑟福的实验所产生的现象，能够得到的结论是 (填字母)。 A.原子核质量很小 B.原子核体积很小 C.核外电子带负电 (2)通过α粒子散射实验，你认为原子结构为图2中的 (填字母)。 (3)如图3是几位代表性的科学家及他们提出的原子结构模型，请根据所学知识确定模型建立的 先后顺序： (填序号)。 0 ①玻尔：分层模型 ②卢瑟福：核式模型 ③汤姆孙：葡萄干布丁模型 图3 (二)观察图4中所示几种微观粒子的模型，回答下列问题： 0 0 品 甲烷 二氧化碳一氧化碳 氧气水 CH, CO, CO 0 HO 图4 (4)宏观上，二氧化碳是由 组成的；微观上，二氧化碳是由 构成的。 (5)甲烷分子是由 构成的。 31/ 初中实验探究报告册 化学九年级上册 多维评价 跨学科实践活动2制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程 班级： 姓名： 组别： 日期： 评价维度（权重）》 评价指标（核心要求） 自评 互评 师评 ①准确区分分子与原子，能举例说明二者 联系； 1.知识理解(20%) ②正确说出水的组成(H2O)及拉瓦锡的关 键贡献 ①三种原子模型（实心球、葡萄干布丁、核式 2.实践能力(25%) 结构)特征鲜明、材料合理； ②制作认真，小组分工合作有序 ①能列举至少2个不同学科（物理/化学/生 物)研究微观粒子的实例； 3.创新探究(20%) ②能说出实验、推理、假设在原子模型演变 (道尔顿→汤姆孙→卢瑟福)中的作用 ①展示表达清晰、逻辑有条理； 4.成果展示(20%) ②概念图正确体现“元素一原子一分子一物 质”层次，总结有真实收获 ①活动参与积极，遇到困难不轻易放弃； 5.情感态度(15%) ②尊重小组成员意见，合作态度良好 备注： 得分=自评×20%+互评×30%+师评×50% 满分：100分得分： 综合评价等级：☐优秀（≥90）口良好(75~89)☐合格(60~74)☐待改进（≤59） 评语（教师/组长简评）： /32