5.1 质量守恒定律 教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

人教版《义务教育教科书·化学》九年级上册（2024年版） 第五单元　化学反应的定量关系　课题1 《质量守恒定律》教学设计 一、基本信息 学科 化学 教材版本 人教版九年级上册（2024年版） 单元 第五单元　化学反应的定量关系 课题 课题1 课题名称 质量守恒定律 课型 新授课（含分组实验） 课时 1课时（45分钟） 授课对象 九年级学生 课前准备：按6人一组分组并明确分工（组长、操作员、记录员、汇报员）；每组准备托盘天平（或电子天平）与砝码一套、锥形瓶、单孔橡胶塞、玻璃导管、小气球、小试管、烧杯、酒精灯、陶土网、砂纸、镊子；药品：铜粉、铁丝、硫酸铜溶液、碳酸钠、稀盐酸、镁条。课前检查天平是否放在水平台上、砝码是否齐全（教材第111页脚注①指出可使用托盘天平或电子天平，天平的使用方法参见初中物理教科书）。 二、教材分析 本课时对应教材第110～116页“课题1　质量守恒定律”，是第五单元《化学反应的定量关系》的起始课题。教材以“化学反应前后物质的质量关系”为主线安排了三个层次：一是用【问题】【预测】【实验】引导学生作出猜想并动手测定（教材第110～112页）；二是通过【实验5-1】【实验5-2】与“想一想”呈现有气体参与或生成时称量结果的变化（教材第113页）；三是从微观角度解释质量守恒的原因（教材第114页），并在第115页“学完本课题你知道了什么”中作出总结。 教材第110页的引言承担着“从定性走向定量”的过渡任务：由“反应物和生成物的质量之间存在什么关系”这一追问，引出拉瓦锡借助天平研究氧化汞分解的史实（45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气），把化学研究从定性推进到较精密的定量阶段。教材第111页给出方案一（铜与氧气反应，图5-1）与方案二（铁与硫酸铜溶液反应，图5-2）两个可比较的定量实验，并配“想一想”（橡胶塞和小气球的作用）与“注意”（称量化学试剂的方法），提示装置密封与称量规范。第112页的实验记录表与【分析与结论】要求学生分析反应前后总质量的来源、比较m1与m2的大小，进而归纳出结论。 教材第112页给出定律的规范表述：“大量实验证明，参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律叫作质量守恒定律。”（英文名称：law of mass conservation）其中的“参加化学反应的”“质量总和”两个限定不可省略。第113页的【实验5-1】盐酸与碳酸钠反应、【实验5-2】镁条燃烧都是敞口称量的实验，教材用“想一想”把学生引向“结果为什么会变化”的解释，为第114页的微观解释作准备。第114页正文从原子角度作出解释：化学反应的过程就是原子重新组合的过程，反应前后原子的种类和数目不变、原子的质量也没有改变，因此各物质的质量总和一定相等；图5-5以氢气与氧气反应生成水为例作了示意，随后的“思考与讨论”要求学生从微观视角说明质量守恒的原因。第114～115页的“科学史话——质量守恒定律的发现”是本课进行科学态度教育的素材。 三、学情分析 （一）知识基础 学生已经学习过第四单元“自然界的水”，知道水由氢、氧两种元素组成，经历过电解水与氢、氧气的检验，具备“由实验事实推出结论”的初步经验；在本单元之前也已掌握常见物质的化学式，能读懂Cu、O2、CuO、Fe、CuSO4、FeSO4、Mg、MgO等符号及其含义，这为本课写出反应关系、比较反应前后质量提供了基础。同时，学生在第二单元“空气和氧气”中学习过氧气与铜、镁等物质的反应，具备识别“红色铜粉变黑”“镁条燃烧发出耀眼白光”等现象的经验。 （二）认知特点 九年级学生对“天平衡量出来的规律”有较强的兴趣，愿意动手称量并记录数据；但他们对“定量”实验的耐心不足，容易在只有一两次数据时就匆忙下结论；同时他们对“质量守恒”的理解往往停留在文字记忆上，遇到敞口称量结果变化（如实验5-1、实验5-2）时容易动摇，需要教师用“逸散的物质也要计算在内”的追问帮助稳定认识。 （三）困难与对策 学生的困难主要有三处：一是把“反应物”与“参加反应的反应物”混同，忽略了没有参加反应的过量部分（教材第112页“参加化学反应的各物质的质量总和”这一限定）；二是把物理变化（如氢气和氧气混合）也用来验证质量守恒定律；三是不能解释有气体参与或生成时称量结果为什么会变化。对策：紧扣教材第112页的定律表述，在关键词下加着重号并举例辨析；用教材第116页第6题（4）的辨析题作课堂对比例证；用教材第113页“想一想”的三个层次（结果是什么—为什么变化—是否矛盾）组织讨论，把“逸散的二氧化碳气体、部分氧化镁白烟都要计算在内”讲透。 四、教学目标 化学观念 认识质量守恒定律的含义，知道参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和；能从原子的角度理解化学反应前后质量守恒的原因，知道反应前后原子的种类、数目和质量都不改变。（依据教材第112页、第114页） 科学思维 经历“提出问题—预测—实验—分析—结论”的探究过程，学习用实验数据支持结论、用“宏观现象＋微观分析”相结合的方法认识化学反应；能将质量守恒定律迁移到新的情境中解释质量变化现象。 科学探究 通过方案一、方案二的定量实验，练习使用天平称量、观察并如实记录实验现象与数据，学习比较反应前后数据、由数据推出结论的方法；能对有气体参与或生成时称量结果的变化作出合理的解释。 科学态度与责任 养成如实记录数据、严谨分析结果的科学态度，体会“用实验数据说话”的定量研究思想；通过“科学史话——质量守恒定律的发现”感受从朴素思想到精密实验的漫长历程，体会科学认识不断检验、修正与发展的过程。 五、教学重点与难点 教学重点 1. 通过方案一、方案二的定量实验，认识并理解质量守恒定律的内容。 2. 从原子的角度理解化学反应前后质量守恒的原因。 教学难点 1. 理解“参加化学反应的各物质的质量总和”中“参加”与“总和”两个限定的含义。 2. 解释有气体参与或生成时（实验5-1、实验5-2）敞口称量结果发生变化的原因。 六、教学方法与准备 教学方法 问题引导法与实验探究法为主，配合小组合作法与讨论交流法。教师先以问题引导学生作出预测，再组织学生动手实验、边观察边记录，然后围绕数据展开讨论与归纳，最后从微观角度解释，形成“宏观—微观—符号”的完整认识。 实验用品 仪器：托盘天平（或电子天平）与砝码、锥形瓶、单孔橡胶塞、玻璃导管、小气球、小试管、烧杯、酒精灯、陶土网、砂纸、镊子、药匙。 药品：铜粉、铁丝、硫酸铜溶液、碳酸钠、稀盐酸、镁条。 安全提示 使用天平时把天平放在水平台上，左盘放物品、右盘放砝码，砝码用镊子夹取；方案一加热时要保持装置密封，加热结束后必须待装置冷却后再称量，防止热空气影响读数；方案二倾倒硫酸铜溶液时避免沾到皮肤和衣物；【实验5-2】镁条燃烧发出耀眼的白光，不要直视，教材第113页脚注①建议本实验由教师演示；使用稀盐酸时不要俯视容器口，取用后及时塞好瓶塞。 七、教学过程 环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入 提出问题 出示教材第110页引言两段：化学家“意识到需要在定性研究的基础上，进一步从定量的角度认识化学变化的规律”；讲述18世纪拉瓦锡借助天平，把45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气，反应前后各物质的质量总和没有改变。追问：反应前后物质的种类发生了变化，质量总和怎么会没有改变？这是巧合吗？引出课题并板书。 阅读教材第110页引言，观察拉瓦锡的三组数据；说出自己的初步判断（总质量可能不变）；明确本课要研究的问题。 用化学史上真实的定量数据创设情境，把研究从“定性”推进到“定量”，自然引出本课的核心问题。 作出预测 明确任务 出示教材第110页【问题】：当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？组织学生在【预测】处独立写出自己的预测（增大／减小／相等）并说明理由；结合教材第110页【实验】明确本课要分组完成两个定量实验，强调“先猜想、再实验、用数据说话”。 阅读【问题】与【预测】，独立写出预测与理由；与同组同学交流各自的猜想，记录在教材上。 落实教材第110页【问题】【预测】；让学生带着猜想进实验，为后续“预测与结果是否一致”的反思做准备。 明确方案 规范要求 结合教材第111页方案一（图5-1，铜与氧气反应）与方案二（图5-2，铁与硫酸铜溶液反应），说明两个方案的装置、操作要点与比较思路；结合教材第111页“注意”强调称量化学试剂的方法（干燥的固体试剂放在纸上或容器中称量，易潮解的试剂放在容器中称量），要求反应前后用同一台天平和同一套砝码称量；明确记录要求：分别记录反应前的总质量m1和反应后的总质量m2。 阅读教材第111页的两个方案，明确操作步骤与记录要求；按分工领取仪器与药品，检查天平是否水平、砝码是否齐全。 把操作规范与记录要求前置，减少实验中的无效操作与数据失真；落实教材第111页【注意】。 分组实验 观察记录 巡视指导学生完成两个方案的实验。方案一：铜粉平铺于锥形瓶底部，塞紧装有气球的橡胶塞，称量记录m1；加热、观察现象，冷却后再称量记录m2。方案二：锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁丝，小心放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞，称量记录m1；取下锥形瓶倾斜，使硫酸铜溶液流入锥形瓶，观察现象，反应一段时间后再次称量记录m2。提醒学生如实记录，不修改数据。 按分工合作完成实验，观察并记录现象：方案一铜粉由红色变为黑色、小气球先变大后变小；方案二铁丝表面出现红色物质、溶液由蓝色变为浅绿色。分别记录反应前后的总质量m1与m2，填写教材第112页实验记录表。 落实教材第111页方案一、方案二的操作；在真实实验中训练观察与如实记录，为得出定律积累证据。 分析数据 得出结论 组织交流各组测得的m1与m2，引导比较大小关系；结合教材第112页【分析与结论】（1）分析反应前后的总质量分别来源于哪些物质；在此基础上给出教材第112页的规范表述：“大量实验证明，参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。这个规律叫作质量守恒定律。”引导学生在定律表述中圈出“参加化学反应的”“质量总和”两个关键词，并结合“A与足量B反应”的例子说明没有参加反应的过量部分不计入。 交流本组的实验数据，得出反应前后物质的总质量相等（m1＝m2）的结论；完成教材第112页【分析与结论】的填写；朗读定律表述并标注关键词，举例说明“参加反应的”含义。 落实教材第112页【分析与结论】，把实验数据上升为规律；通过标注关键词突破“参加反应的”“总和”两个易错点。 有气体的反应 想一想 演示【实验5-1】（教材第113页）：在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，称量后倾斜烧杯使盐酸流入烧杯，观察现象并比较称量结果；【实验5-2】镁条燃烧按教材第113页脚注①由教师演示（不要在陶土网上方直视白光），对比反应前后的称量结果。组织讨论“想一想”：做实验5-1和实验5-2之前，你预测反应前后的称量结果是否会有变化？引导学生解释：实验5-1中生成的二氧化碳气体逸散到了空气中，实验5-2中有部分氧化镁以白烟的形式逸散，敞口称量时结果会变化；如果把逸散的物质也计算在内，反应前后物质的质量总和仍然相等，因此并不矛盾。 观察两个实验的现象与称量结果（实验5-1产生大量气泡，反应后总质量减小；实验5-2镁条剧烈燃烧发出耀眼白光，生成白色固体，反应后与反应前的称量结果比较发生变化）；分析原因并回答“想一想”；讨论“这两个结果与质量守恒定律是否矛盾”。 落实教材第113页【实验5-1】【实验5-2】与“想一想”，突破“有气体参与或生成时称量结果为什么会变化”这一难点。 微观解释 思考讨论 出示教材第114页正文与图5-5（氢气与氧气反应生成水的示意图），引导从原子角度分析：化学反应的过程就是参加反应的各物质的原子重新组合生成新物质的过程；反应前后原子的种类和数目不变、原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和不变。组织完成教材第114页“思考与讨论”（1）（2），并请学生用自己的话说明“为什么化学反应遵守质量守恒定律”。 读图并分析反应前后分子、原子在种类、数目和质量上的变化；归纳“三个不变”（原子的种类不变、数目不变、质量不变）；回答“思考与讨论”的两个问题。 落实教材第114页正文、图5-5与“思考与讨论”，完成从宏观质量到微观原子的解释，体现“宏观—微观”相结合的认识方式。 归纳小结 布置作业 对照板书梳理本课主线：提出问题→作出预测→实验测定→分析结论→微观解释；结合教材第115页“学完本课题你知道了什么”归纳质量守恒定律的内容、适用范围与注意事项（有气体参与或生成的反应要在密闭装置中称量）；布置基础、提升与实践三类作业。 对照板书小结本课的实验事实、定律内容与微观原因；记录分层作业；提出仍存在的疑问。 结构化梳理，突出“实验—规律—解释”的逻辑；分层作业兼顾不同水平学生。 八、板书设计 课题1　质量守恒定律 一、提出问题（第110页） 　　参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？ 二、实验探究（第111～112页） 　　方案一：铜 ＋ 氧气 氧化铜（Cu、O2、CuO） 　　方案二：铁 ＋ 硫酸铜 → 铜 ＋ 硫酸亚铁（Fe、CuSO4、Cu、FeSO4） 　　实验记录：m1 ＝ m2（反应前后物质的总质量相等） 三、质量守恒定律（第112页） 　　参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 　　关键词：参加化学反应的　质量总和 四、有气体参与或生成的反应（第113页） 　　实验5-1：盐酸与碳酸钠（二氧化碳逸散）　实验5-2：镁 ＋ 氧气 氧化镁（白烟逸散） 　　结论：把参加反应的和生成的物质（包括气体）都计算在内，质量总和仍然相等 五、微观解释（第114页，图5-5） 　　原子的种类不变、数目不变、质量不变 → 质量总和不变 九、作业布置 基础作业 1. 完成教材第115页练习与应用第1题、第2题，在笔记本上写出选择的依据；2. 完成教材第116页练习与应用第3题，写出完整的解题过程。 提升作业 1. 完成教材第116页练习与应用第5题，用质量守恒定律解释三个现象（铜粉加热后质量变大、高锰酸钾受热分解后剩余固体质量变小、纸燃烧后灰烬质量变小）；2. 判断教材第116页练习与应用第6题（1）～（4）的说法是否正确，并把错误的说法改正过来。 实践作业 1. 阅读教材第114～115页“科学史话——质量守恒定律的发现”，了解从古代朴素观点到拉瓦锡定量实验的发展过程；2. 举一个生产或生活中的例子说明质量守恒定律的应用，与同学交流。教材第116页第4题（电解水的示意图）与第四单元电解水的知识联系密切，可结合已学内容课后完成。 十、教学反思与建议 实验安全与规范 使用天平时把天平放在水平台上，用镊子夹取砝码，称量完毕把砝码放回盒中；方案一加热后必须待装置冷却再称量，读数时视线与指针、刻度线对齐；方案二倾倒硫酸铜溶液后要用清水洗手；演示【实验5-2】时镁条燃烧发出耀眼白光，不要直视，并注意把燃烧后的固体与陶土网一起称量（教材第113页）；取用稀盐酸时不要俯视容器口，用后及时塞好瓶塞。实验结束整理台面，仪器归位。 常见误区提醒 一是把“参加化学反应的各物质的质量总和”读成“反应物的质量总和”，忽略了没有参加反应的过量部分（教材第112页，可结合第116页第3题“10 g A 与足量B 充分反应”辨析）；二是把没有发生化学变化的过程（如一定质量的氢气和氧气混合后质量不变）当作验证质量守恒定律的例证（教材第116页第6题（4）；三是有气体参与或生成时敞口称量结果发生变化，就误认为“质量守恒定律不成立”，实际上是没有把逸散的气体或白烟计算在内（教材第113页“想一想”）。 分层教学建议 对基础较弱的小组，可先由教师示范一次完整的称量操作与记录方法，再让学生动手，对实验记录的填写给出示范格式；对能力较强的小组，可结合教材第111页“想一想”进一步追问“如果没有小气球，方案一可能出现哪些结果”，并尝试设计“把逸散的气体收集起来称量”的改进方案，为后续学习化学方程式与化学计算做准备。 课时衔接建议 本课是第五单元《化学反应的定量关系》的起始课，质量守恒定律是后续书写化学方程式、进行化学计算的基础，也是理解化学反应中定量关系的前提；本课方案二中铁与硫酸铜溶液的反应现象与第四单元金属与盐溶液的反应相联系，可为后面学习置换反应做准备；由水的分解中氢、氧两种气体的体积关系，也自然通向下一课题对化学方程式的学习。 附：教材对应关系表 教学内容 教材位置 备注 引言与拉瓦锡的定量研究 教材第110页 情境导入依据 【问题】【预测】【实验】 教材第110页 提出问题与预测 方案一　铜与氧气反应（图5-1） 教材第111页 分组实验依据 方案二　铁与硫酸铜溶液反应（图5-2） 教材第111页 分组实验依据 想一想　注意（称量方法） 教材第111页 装置作用与称量规范 实验记录表　【分析与结论】 教材第112页 数据分析与得出结论 质量守恒定律（law of mass conservation） 教材第112页 本课核心概念 【实验5-1】【实验5-2】与“想一想” 教材第113页 有气体参与或生成的反应 正文·图5-5·思考与讨论 教材第114页 微观解释与课堂讨论 科学史话——质量守恒定律的发现 教材第114～115页 科学态度与责任素材 学完本课题你知道了什么 教材第115页 课堂小结依据 练习与应用第1～6题 教材第115～116页 课堂检测与分层作业 未纳入本课时：教材第116页第4题（判断哪一幅示意图较准确地描述了电解水的反应）与第四单元电解水的知识联系密切，作为课后拓展；教材第117页起的课题2“化学方程式”属后续内容，本课不涉及；教材第112页的定律表述与第114页的微观解释互为“宏观—微观”两个侧面，本课一并落实，不另作课时拆分。 1 学科网（北京）股份有限公司 $