一、設(shè)計(jì)意圖
1、教材分析
“空氣”是華師大版《科學(xué)》教科書“物質(zhì)科學(xué)”的第一個(gè)主題“常見的物質(zhì)”之一，與水、陽光、土壤共同構(gòu)成學(xué)生認(rèn)識(shí)自然界物質(zhì)的系列內(nèi)容，安排在七年級(jí)下冊《科學(xué)》第二章?！犊諝獾某煞帧肥窃撜碌牡诙?jié)，主要通過科學(xué)探究活動(dòng)讓學(xué)生對(duì)空氣的成分、空氣中氧氣所占體積分?jǐn)?shù)、測定空氣中氧氣所占體積分?jǐn)?shù)的方法等內(nèi)容有正確的認(rèn)識(shí)。本節(jié)教科書以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析與推理，層層深入，符合初中學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的認(rèn)知規(guī)律。通過活動(dòng)參與，讓學(xué)生學(xué)會(huì)手腦并用，學(xué)會(huì)表達(dá)、交流與評(píng)價(jià)，體驗(yàn)到科學(xué)探究的過程與樂趣。本節(jié)課在內(nèi)容上起到承前啟后的作用，學(xué)生在知識(shí)技能的學(xué)習(xí)上需要利用到本章第一節(jié)《空氣的存在》“大氣壓”的相關(guān)知識(shí)，并為后繼學(xué)習(xí)氧氣、二氧化碳等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。
2、學(xué)情分析
空氣是學(xué)生時(shí)時(shí)接觸的最常見、最熟悉的氣體。學(xué)生在學(xué)習(xí)這一內(nèi)容時(shí)絕對(duì)不會(huì)有陌生感或是心理障礙，但是對(duì)于有關(guān)空氣的成分, 學(xué)生既有所了解但了解又不夠準(zhǔn)確。對(duì)七年級(jí)學(xué)生而言, 雖然在學(xué)習(xí)了前一節(jié)《空氣的存在》時(shí)知道空氣會(huì)產(chǎn)生大氣壓, 但直接運(yùn)用大氣壓的有關(guān)知識(shí)去理解用紅磷燃燒來測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理有困難。為此, 本節(jié)課將教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)定位在探究測定空氣成分的方法上。通過實(shí)驗(yàn), 讓學(xué)生知道測定空氣中氧氣含量的方法, 初步理解空氣中氧氣含量測定的實(shí)驗(yàn)原理。教學(xué)設(shè)計(jì)也是圍繞著突破這一難點(diǎn)而展開的。
二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
（1）了解空氣主要由氮?dú)?、氧氣、稀有氣體和二氧化碳等組成。
（2）知道空氣中氧氣的含量。
2、過程、能力與方法
通過實(shí)驗(yàn)探究空氣中氧氣的體積含量，學(xué)習(xí)從混合氣體中除去某種氣體進(jìn)而測定其含量的方法。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
體驗(yàn)探究的樂趣, 保持和增強(qiáng)對(duì)生活和自然界中科學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探究欲，發(fā)展學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣。
教學(xué)重點(diǎn)：空氣的成分、空氣中氧氣的含量。
教學(xué)難點(diǎn)：測定空氣中氧氣的含量。
三、教學(xué)過程與評(píng)析
（一）新課引入：
情景展示1：體驗(yàn)空氣中存在氧氣。
同時(shí)點(diǎn)燃兩根蠟燭，一根蠟燭的外面罩上一個(gè)燒杯，另一根蠟燭在空氣中燃燒，，觀察現(xiàn)象。
生：燒杯外面的蠟燭一直燃燒，燒杯里面的蠟燭燃燒一段時(shí)間后熄滅了。
師：為什么燒杯內(nèi)的蠟燭會(huì)熄滅而燒杯外的蠟燭能夠持續(xù)不斷地燃燒？
生：燒杯內(nèi)的蠟燭消耗完燒杯內(nèi)的氧氣后便不能繼續(xù)燃燒，而燒杯外的蠟燭可以不斷獲得空氣中的氧氣而持續(xù)燃燒。
師：我們都知道空氣中存在氧氣，空氣中只有氧氣嗎？
【設(shè)計(jì)意圖：空氣對(duì)學(xué)生來說非常貼近，并且已經(jīng)有一定的認(rèn)識(shí)，如果教師直接引入課題內(nèi)容就會(huì)降低學(xué)生的興趣。因此，在新課引入時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的原理并不是太難，學(xué)生都能憑借自己的經(jīng)驗(yàn)分析出原因。這樣便有效地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，而且自然得引出新課?！?br>（二）新課教學(xué)：
情景展示2：理解拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)原理
多媒體播放視頻“拉瓦錫測量空氣中氧氣含量”。
師：我們通過幾個(gè)問題來進(jìn)一步解讀這個(gè)實(shí)驗(yàn)。
1、氧化汞是哪兩種物質(zhì)反應(yīng)的產(chǎn)物？
2、氧氣被消耗后鐘罩內(nèi)的水銀液面為什么會(huì)上升？
3、上升水銀所占鐘罩的體積，原先由誰占據(jù)？
4、猜測氧化汞是固體還是氣體？
師：我們可以總結(jié)出拉瓦錫設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路：
1、加熱水銀，消耗完空氣中的氧氣。
2、密閉容器中的氣壓減小，小于外界大氣壓。
3、在大氣壓的作用下水銀被壓入密閉容器。
4、從被壓入密閉容器水銀的體積得知氧氣的體積。
師：如果我們今天想要在課堂上探究空氣中氧氣所占的體積能否采用拉瓦錫的這
個(gè)實(shí)驗(yàn)？為什么？
生：不可以，整個(gè)實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)間太長，整套實(shí)驗(yàn)裝置也過于復(fù)雜。
師：整套實(shí)驗(yàn)裝置不適合在課堂上使用，但是我們可以采納拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)思路。
【設(shè)計(jì)意圖：通過播放“拉瓦錫測量空氣中氧氣含量”的視頻，讓學(xué)生了解科學(xué)家探究空氣成分的歷程，同時(shí)也會(huì)激發(fā)起學(xué)生“探究空氣成分”的興趣。緊接著給出的四個(gè)問題，通過師生之間的互動(dòng)交流，學(xué)生能夠大致了解“拉瓦錫測量空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)原理。這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理也正是整堂課探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主線，為接下來改進(jìn)的探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)做好“理論”上的準(zhǔn)備?！?br>情景展示3：尋找合適的藥品
師：水銀能否換成磷、木炭、硫、石蠟、鎂等其他物質(zhì)？
（提示：這些物質(zhì)與氧氣或氮?dú)庠邳c(diǎn)燃條件下的反應(yīng)。）
生：木炭、硫、石蠟不可取，因?yàn)樵邳c(diǎn)燃的條件下會(huì)與空氣中的氧氣反應(yīng)生成另
一種氣體。鎂也不可取，因?yàn)樵邳c(diǎn)燃的條件下會(huì)同時(shí)反應(yīng)掉空氣中的氧氣和
氮?dú)狻?br>師：水銀槽中的水銀可以用什么來替代？
生：可以用水代替。
【設(shè)計(jì)意圖：初二學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，所以教師給予一定的提示幫助學(xué)生選擇合適的藥品。加上學(xué)生對(duì)前面“拉瓦錫”實(shí)驗(yàn)原理的理解，學(xué)生能夠從教師提示的藥品中選擇合適的藥品替代拉瓦錫實(shí)驗(yàn)中的“水銀”。學(xué)生經(jīng)歷這樣的“選擇”后，也能更加深層地理解該實(shí)驗(yàn)中替代藥品所需滿足的要求。然后在教師的簡單引導(dǎo)下結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生能夠較為自然地提出用“水”替代拉瓦錫實(shí)驗(yàn)中水銀槽中的“水銀”?！?br>情景展示4：我們的設(shè)計(jì)思路
師：用集氣瓶代替曲頸甑，紅磷代替曲頸甑中的水銀，
燒杯代替水槽，水代替水槽中的水銀。
師：如何利用這套裝置探究空氣的成分，實(shí)驗(yàn)操作的
步驟應(yīng)該是怎樣的？（提示：打亂次序的實(shí)驗(yàn)步驟）
生：通過小組討論將打亂次序的操作步驟正確排序。
教師演示實(shí)驗(yàn)：利用學(xué)生討論后所排列的操作順序完成測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)。（演示實(shí)驗(yàn)可借助攝像頭，盡可能讓所有學(xué)生觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。）
1、檢查裝置氣密性。2、將導(dǎo)管上的止水夾夾緊。3、用酒精燈點(diǎn)燃燃燒匙上的紅磷。4、將燃燒匙立即塞入廣口瓶塞緊。5、充分反應(yīng)后，待裝置冷卻至室溫，打開止水夾。
師：紅磷燃燒起來以后為什么要“立即”塞入廣口瓶？慢一點(diǎn)可以嗎，會(huì)有什么問題？
生：廣口瓶中的空氣受熱膨脹后一部分熱空氣可能會(huì)跑出廣口瓶。
師：將燃燒的紅磷立即塞入廣口瓶后同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？
生：紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙。
師：為什么要等裝置冷卻后才能打開止水夾？
生：熱的裝置遇到冷的水，廣口瓶可能會(huì)破裂。廣口瓶內(nèi)熱的氣體膨脹，占據(jù)被消耗掉氧氣的部分體積，會(huì)使測量結(jié)果偏小。
【設(shè)計(jì)意圖：考慮到這一探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作，對(duì)學(xué)生而言均有較高難度，教師沒有完全放手，而是采用相對(duì)控制，適當(dāng)開放。教師給出“打亂次序”的實(shí)驗(yàn)步驟，讓學(xué)生小組討論后排出正確的操作順序。這樣做降低了學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的難度，在排序過程中學(xué)生也能更加深刻地理解測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理。教師根據(jù)學(xué)生所排的實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行測定空氣中氧氣含量的演示實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)一方面可以讓學(xué)生觀察到這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一些現(xiàn)象。另一方面，在實(shí)驗(yàn)過程中教師強(qiáng)調(diào)一些操作的細(xì)節(jié)，為之后學(xué)生的小組實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)中教師針對(duì)一些操作的細(xì)節(jié)提出一些問題：比如紅磷燃燒起來以后為什么要“立即”塞入廣口瓶？紅磷燃燒起來后你們觀察到了什么現(xiàn)象？為什么要等裝置冷卻后才能打開止水夾？與學(xué)生共同解決這些問題，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和對(duì)知識(shí)的掌握。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)不能馬上完成，在裝置冷卻的期間在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)并進(jìn)行另一個(gè)簡易的測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)?！?br>情景展示5：我們的探究
師：在裝置冷卻的這段時(shí)間，同學(xué)們想不想自己動(dòng)手測量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)？同學(xué)們可以采用一套改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，你們覺得利用這樣一套裝置，怎樣操作可以測量出空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)？
學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)：兩個(gè)同學(xué)一個(gè)小組，相互討
論，在學(xué)案上寫出你認(rèn)為合理的操作步驟。
師：哪個(gè)小組同學(xué)說說你們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟？
生：1、檢查裝置氣密性。2、止水夾夾緊橡皮管。3、點(diǎn)燃白磷。4、冷卻裝置。
5、橡皮管沒入水中，打開止水夾。
師：同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)思路非常清晰，我把
同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)步驟再完善下。（多媒體
圖片，文字說明。）
1、取出置于冷水中的試管。（白磷著火點(diǎn)低，課前將白磷事先裝入試管中，并將試管放在水中冷卻。）2、紙巾擦干試管底部。3、橡皮管浸入水中，雙手握住試管，觀察橡皮管口是否有氣泡產(chǎn)生。請(qǐng)同學(xué)們先完成前三步。
師：4、橡皮管對(duì)折后用止水夾夾緊。
5、試管夾夾住試管，用打火機(jī)加熱底
部白磷，使其充分燃燒。6、將試管放
在石棉網(wǎng)上冷卻。
【設(shè)計(jì)意圖：有了上一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的“學(xué)習(xí)”，學(xué)生通過小組討論能夠較為輕松地寫出利用這套簡易裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的步驟。學(xué)生在學(xué)案中完成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。在這個(gè)過程中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)了利用某些裝置和藥品測定空氣中氧氣含量的方法。學(xué)生會(huì)從中獲得巨大的成就感，也真正從情感上激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。教師對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的步驟先給予肯定，再加以完善。利用多媒體強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的細(xì)節(jié)，確保實(shí)驗(yàn)操作的安全，盡量使每一小組能夠成功完成探究實(shí)驗(yàn)?！?br>情景展示5：現(xiàn)象觀察與實(shí)驗(yàn)總結(jié)
師：在同學(xué)們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的期間，老師剛才做的實(shí)驗(yàn)，裝置已經(jīng)冷卻。接下去我們
如何繼續(xù)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)？
生：將玻璃導(dǎo)管放入水中，打開止水夾，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
師：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中老師還有一些疑問，可能也是大部分同學(xué)心中留有的問題，我
們一起來探討一下。
問題1：紅磷在燃燒一會(huì)就熄滅了，這是為什么？
問題2：為什么打開止水夾后，燒杯中的水會(huì)進(jìn)入到廣口瓶中？
問題3：實(shí)驗(yàn)中對(duì)紅磷的質(zhì)量有什么要求嗎，為什么？
生：解答1：瓶內(nèi)的氧氣被不斷消耗，紅磷因缺氧而熄滅。
解答2：瓶內(nèi)氧氣被消耗，氣壓減小，大氣壓把水壓入瓶內(nèi)。
解答3：紅磷必須足量，才能消耗完廣口瓶內(nèi)的氧氣。
師：用手感覺一下你們剛才做的實(shí)驗(yàn)，裝置是否已經(jīng)冷卻？
7、試管倒置，橡皮管浸沒于水中，打開止水夾。
8、試管正立，觀察被吸入試管中的水的體積占
試管總體積的比例。
生：小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)并填寫學(xué)案中“學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)與現(xiàn)象分析”。
【設(shè)計(jì)意圖：演示實(shí)驗(yàn)裝置冷卻后完成整個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成后，教師提出幾個(gè)問題，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。在此期間學(xué)生小組實(shí)驗(yàn)的裝置得以冷卻，教師同樣結(jié)合多媒體強(qiáng)調(diào)操作的細(xì)節(jié)。小組同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后，在學(xué)案中記錄小組實(shí)驗(yàn)中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?！?br>（三）新課總結(jié)：
情景展示6：課堂小結(jié)與回顧
師：拉瓦錫做的實(shí)驗(yàn)最終測定結(jié)果和我們測定出的結(jié)果是一樣的。停止加熱，冷
卻后測定，他發(fā)現(xiàn)密閉容器內(nèi)的氣體體積減少了約1/5。同時(shí)，他還研究了
剩余的那部分氣體，發(fā)現(xiàn)這部分氣體既不能供給呼吸，又不能支持燃燒，他
將其稱為氮?dú)狻?br>師：在剛才的實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)有的小組同學(xué)測量出氧氣占空氣的體積分?jǐn)?shù)未到
1/5。為什么測量結(jié)果會(huì)偏小，可能是由于什么原因?qū)е碌模?br>生：裝置漏氣，紅磷量不足，裝置未冷卻至室溫便打開止水夾，有部分水留在導(dǎo)
管里未進(jìn)入集氣瓶等等。
師：結(jié)合板書小結(jié)。
【設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)兩次實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，得出結(jié)論“空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約占空氣總體積的1/5”?；仡櫋袄咤a測量空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)，指出拉瓦錫得出的結(jié)論和我們測定的結(jié)果是一樣的。學(xué)生得知這一結(jié)果會(huì)覺得整堂課很有收獲且有成就感。同時(shí)教師補(bǔ)充拉瓦錫還指出另一部分氣體既不能供給呼吸，又不能支持燃燒，他將其稱為氮?dú)?。還有其他科學(xué)家發(fā)現(xiàn)空氣中還存在稀有氣體等其他種類的氣體。這樣，整堂課顯得更加完整。】
四、板書設(shè)計(jì)
空氣的成分（一）
點(diǎn)燃
1、人物：拉瓦錫
2、原理：磷 + 氧氣 → 五氧化二磷（固體）
3、結(jié)論：空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)占空氣總體積的1/5。

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2 空氣的成分

版本： 華師大版

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