空气的组成教学设计

课题

空气的组成

授课人

陈 争

学校

北京市一零一中学

教学目标

1、知识与技能

通过引导学生分析科学家研究空气的实验和自主设计实验，帮助学生理解定性和定量的概念，理解纯净物和混合物的概念，掌握纯净物和混合物的性质，掌握空气的组成 。

2、过程与方法

通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法，包括控制变量对照实验的设计方法、定性实验和定量实验的设计方法、验证实验的设计方法以及比较、分类、归纳和演绎、分析和综合等基本的逻辑思维方法在化学中的应用，并通过设计实验验证空气的组成亲身体验科学探究的过程。

3、情感态度价值观

了解人类对事物的曲折的认知过程，认识到科学发现是经过艰难的探索的、任何成功都不是偶然的，培养从前人经验中获得知识、方法和经验教训的兴趣和愿望，体会科学发展和科学研究的重要性

重点和难点

1．通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法

2． 应用前人的经验，设计实验验证空气的组成。

教学方法

情境教学法、“探究的探究”教学法、实验法、小组合作学习教学法

仪器、药品

集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、烧杯、导气管、止水夹、火柴、气球、塑料瓶、试管、水杯、纸团；木炭、硫磺、红磷、铁丝、蜡烛等

教师活动

学生活动

设计意图

导入 温故知新，了解空气。

情境：录象《人与自然》片段

问题：我们知道 没有空气就没有人类，也没有生机勃勃的地球，请大家说说你所认识的空气

小结：（板书）

1． 空气是一种无色无味、难溶于水的气体。

2．空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

讲故事：我们对于空气已经了如指掌了，现在我给大家讲一个笑话。

一位化学老师在自己的朋友面前大谈氧气的发现。这位老师说：“氧气是在18世纪才被发现的……”老师的朋友说：“既然这样，在此之前，人呼吸什么呢？”

问题：大家为什么觉得这位老师的朋友很可笑呢？

过渡：我们现在所知道的关于空气的这点看起来很简单的知识，但事实上是经过许多科学家经过几百年的研究才获得的。

发言：

1． 1.空气由氮气和氧气组成的，氧气占1/5

2.空气是无色、无味的气体。

议论：空气原本就存在，只是人们没发现，而不是人们没发现之前，空气就不存在。

使用头脑风暴法调动学生回忆已有的有关空气的知识，扩充学生对于空气组成和性质的知识。

重走科学路，空探究气组成的历史

情境：动画《拉瓦锡的实验》（旁白：二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他把少量汞放在密闭容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了1/5。他研究了剩余的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧。

拉瓦锡又把红色粉末收集起来，放在另一个容器内加强热，得到了汞和可供给呼吸、可助燃的气体。

通过这些实验，拉瓦锡得出空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。）

问题：“拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分”，是否只有拉瓦锡在研究空气，并且在十二天之内就研究成功了呢？

阅读资料，组内讨论，分别汇报本组的想法和结论，并相互补充。分析并推测出表格空白的地方应该填写什么？（见表1）

通过抓取和多角度分析科学家实验的细节，探究其中的科学方法，培养学生的分析思维。通过对科学史的研究，了解化学的生动具体的创造过程认识到任何重要的定理，都是前人通过实践 认识 到实践，多次反复甚至多次失败，最后才得出的结果。

表1：

讲解：同学们对科学家的研究都进行了自己的评价，并从科学家的实验中获得了一些启示和结论，现在我们就一起来看一看科学家们分别从自己的实验中获得了什么，以及科学史对他们的评价。

投影：如表2

观看投影，对比自己与科学家的结论。

表2

学生对空气组成的实验探究。

问题：我们回顾了空气探索的艰难。现在请大家想想拉瓦锡比其他人高明在什么地方？在探索空气的过程中最艰难的是什么？

小结：（板书）

1．纯净物：只由一种物质组成是纯净物。纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气O₂，氮气N₂

2．混合物：由两种或多种物质混合而成的，这些物质之间没有发生反应，各自保持各自的性质。如空气。

鼓劲：同学们是否想自己亲自来探索一下看不见、摸不着的空气？

情境： 设计实验

1、证明空气的存在；2、确定空气的组成。

集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、烧杯、导气管、止水夹、火柴、气球、塑料瓶、试管、水杯、纸团；木炭、硫磺、红磷、铁丝、蜡烛（若需其他仪器和药品，请提出）

发言：拉瓦锡的高明在于做了一个逆向实验，证明了氧化汞分解的气体存在于空气中，还在于他总结了前人的所有了发现，而且测定了准确组成——氧气占空气大约1/5。（教师：也就是说其他人所进行的测定是定性的，即知道是什么，而拉瓦锡进行的是定量的测定，不但知道是什么，而且要知道有多少）

发言：拉瓦锡最高明的是他不相信空气“只有一种气体”组成，不相信燃素学说，这应该是探索空气中最艰难的。（教师：也就是说空气是纯净物还是混合物，是研究的关键）

分小组讨论方案：

1、塑料瓶口上套气球，捏塑料瓶，气球鼓

2、试管连接单孔塞和导气管，导气管另一端放入水槽，手捂试管，水槽中有气泡。

3、团一个纸团塞到水杯里，向下插入水槽里，再迅速拿出，纸不湿

梅猷的实验，提示学生选择仪器，并组装。

卢瑟福的实验，提示学生选择白磷作为将氧气消耗完全的药品，但教师没有提供白磷，所以不同组有不同的选择。

实验：检验自己的设计

应用从科学史中所获得的启示解决问题，建构自己的知识体系，培养学生的实用思维。

学生的实践上升为理论

问题：1、我们的实验中，为什么气体减少的体积不等于1/5？

2、剩余的气体是否都是氮气？

3、实验中空气表现出了哪些性质，是哪种物质的性质？

作业1：完成空气存在和组成的探究报告

作业2：设计实验研究氮气和氧气的性质，并推测氮气和氧气的性质，根据氮气和氧气的性质得出用途。

作业3：科学家们发现土卫六与40亿年前的地球很相似，土卫六也拥有大气，如果你是科学家，打算怎样研究土卫六的大气？

完善自己的知识体系，培养学生分析思维。

将学习到的经验应用于未知事物的探索，为学生的创造提供空间。

板书设计

课题1 空气

一、空气

1． 性质：空气是一种无色无味、难溶于水的气体。

2．组成：按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

3．纯净物和混合物

（1）纯净物：只由一种物质组成是纯净物。纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气O₂，氮气N₂

（2）混合物：由两种或多种物质混合而成的，这些物质之间没有发生反应，各自保持各自的性质。如空气。