初中科学华师大版七年级下册2 空气的成分教案

这是一份初中科学华师大版七年级下册2 空气的成分教案，共7页。教案主要包含了设计意图，教学目标，教学过程与评析，板书设计等内容，欢迎下载使用。

一、设计意图
1、教材分析
“空气”是华师大版《科学》教科书“物质科学”的第一个主题“常见的物质”之一，与水、阳光、土壤共同构成学生认识自然界物质的系列内容，安排在七年级下册《科学》第二章。《空气的成分》是该章的第二节，主要通过科学探究活动让学生对空气的成分、空气中氧气所占体积分数、测定空气中氧气所占体积分数的方法等内容有正确的认识。本节教科书以实验为基础，通过实验设计、对实验现象的分析与推理，层层深入，符合初中学生从感性认识到理性认识的认知规律。通过活动参与，让学生学会手脑并用，学会表达、交流与评价，体验到科学探究的过程与乐趣。本节课在内容上起到承前启后的作用，学生在知识技能的学习上需要利用到本章第一节《空气的存在》“大气压”的相关知识，并为后继学习氧气、二氧化碳等内容奠定基础。
2、学情分析
空气是学生时时接触的最常见、最熟悉的气体。学生在学习这一内容时绝对不会有陌生感或是心理障碍，但是对于有关空气的成分, 学生既有所了解但了解又不够准确。对七年级学生而言, 虽然在学习了前一节《空气的存在》时知道空气会产生大气压, 但直接运用大气压的有关知识去理解用红磷燃烧来测定空气中氧气含量的实验原理有困难。为此, 本节课将教学重点和难点定位在探究测定空气成分的方法上。通过实验, 让学生知道测定空气中氧气含量的方法, 初步理解空气中氧气含量测定的实验原理。教学设计也是围绕着突破这一难点而展开的。
二、教学目标
1、知识与技能
（1）了解空气主要由氮气、氧气、稀有气体和二氧化碳等组成。
（2）知道空气中氧气的含量。
2、过程、能力与方法
通过实验探究空气中氧气的体积含量，学习从混合气体中除去某种气体进而测定其含量的方法。
3、情感、态度与价值观
体验探究的乐趣, 保持和增强对生活和自然界中科学现象的好奇心和探究欲，发展学习科学的兴趣。
教学重点：空气的成分、空气中氧气的含量。
教学难点：测定空气中氧气的含量。
三、教学过程与评析
（一）新课引入：
情景展示1：体验空气中存在氧气。
同时点燃两根蜡烛，一根蜡烛的外面罩上一个烧杯，另一根蜡烛在空气中燃烧，，观察现象。
生：烧杯外面的蜡烛一直燃烧，烧杯里面的蜡烛燃烧一段时间后熄灭了。
师：为什么烧杯内的蜡烛会熄灭而烧杯外的蜡烛能够持续不断地燃烧？
生：烧杯内的蜡烛消耗完烧杯内的氧气后便不能继续燃烧，而烧杯外的蜡烛可以不断获得空气中的氧气而持续燃烧。
师：我们都知道空气中存在氧气，空气中只有氧气吗？
【设计意图：空气对学生来说非常贴近，并且已经有一定的认识，如果教师直接引入课题内容就会降低学生的兴趣。因此，在新课引入时设计了一个简单的对照实验。实验的原理并不是太难，学生都能凭借自己的经验分析出原因。这样便有效地激发了学生学习的兴趣，而且自然得引出新课。】
（二）新课教学：
情景展示2：理解拉瓦锡的实验原理
多媒体播放视频“拉瓦锡测量空气中氧气含量”。
师：我们通过几个问题来进一步解读这个实验。
1、氧化汞是哪两种物质反应的产物？
2、氧气被消耗后钟罩内的水银液面为什么会上升？
3、上升水银所占钟罩的体积，原先由谁占据？
4、猜测氧化汞是固体还是气体？
师：我们可以总结出拉瓦锡设计这个实验的思路：
1、加热水银，消耗完空气中的氧气。
2、密闭容器中的气压减小，小于外界大气压。
3、在大气压的作用下水银被压入密闭容器。
4、从被压入密闭容器水银的体积得知氧气的体积。
师：如果我们今天想要在课堂上探究空气中氧气所占的体积能否采用拉瓦锡的这
个实验？为什么？
生：不可以，整个实验所需的时间太长，整套实验装置也过于复杂。
师：整套实验装置不适合在课堂上使用，但是我们可以采纳拉瓦锡的实验思路。
【设计意图：通过播放“拉瓦锡测量空气中氧气含量”的视频，让学生了解科学家探究空气成分的历程，同时也会激发起学生“探究空气成分”的兴趣。紧接着给出的四个问题，通过师生之间的互动交流，学生能够大致了解“拉瓦锡测量空气中氧气含量”的实验原理。这个实验原理也正是整堂课探究实验设计的主线，为接下来改进的探究实验的设计做好“理论”上的准备。】
情景展示3：寻找合适的药品
师：水银能否换成磷、木炭、硫、石蜡、镁等其他物质？
（提示：这些物质与氧气或氮气在点燃条件下的反应。）
生：木炭、硫、石蜡不可取，因为在点燃的条件下会与空气中的氧气反应生成另
一种气体。镁也不可取，因为在点燃的条件下会同时反应掉空气中的氧气和
氮气。
师：水银槽中的水银可以用什么来替代？
生：可以用水代替。
【设计意图：初二学生化学基础较为薄弱，所以教师给予一定的提示帮助学生选择合适的药品。加上学生对前面“拉瓦锡”实验原理的理解，学生能够从教师提示的药品中选择合适的药品替代拉瓦锡实验中的“水银”。学生经历这样的“选择”后，也能更加深层地理解该实验中替代药品所需满足的要求。然后在教师的简单引导下结合学生的生活经验，学生能够较为自然地提出用“水”替代拉瓦锡实验中水银槽中的“水银”。】
情景展示4：我们的设计思路
师：用集气瓶代替曲颈甑，红磷代替曲颈甑中的水银，
烧杯代替水槽，水代替水槽中的水银。
师：如何利用这套装置探究空气的成分，实验操作的
步骤应该是怎样的？（提示：打乱次序的实验步骤）
生：通过小组讨论将打乱次序的操作步骤正确排序。
教师演示实验：利用学生讨论后所排列的操作顺序完成测定空气中氧气含量的实验。（演示实验可借助摄像头，尽可能让所有学生观察到实验现象。）
1、检查装置气密性。2、将导管上的止水夹夹紧。3、用酒精灯点燃燃烧匙上的红磷。4、将燃烧匙立即塞入广口瓶塞紧。5、充分反应后，待装置冷却至室温，打开止水夹。
师：红磷燃烧起来以后为什么要“立即”塞入广口瓶？慢一点可以吗，会有什么问题？
生：广口瓶中的空气受热膨胀后一部分热空气可能会跑出广口瓶。
师：将燃烧的红磷立即塞入广口瓶后同学们观察到了什么现象？
生：红磷燃烧，产生大量白烟。
师：为什么要等装置冷却后才能打开止水夹？
生：热的装置遇到冷的水，广口瓶可能会破裂。广口瓶内热的气体膨胀，占据被消耗掉氧气的部分体积，会使测量结果偏小。
【设计意图：考虑到这一探究实验的设计与操作，对学生而言均有较高难度，教师没有完全放手，而是采用相对控制，适当开放。教师给出“打乱次序”的实验步骤，让学生小组讨论后排出正确的操作顺序。这样做降低了学生设计实验的难度，在排序过程中学生也能更加深刻地理解测定空气中氧气含量的实验原理。教师根据学生所排的实验步骤，进行测定空气中氧气含量的演示实验。演示实验一方面可以让学生观察到这个实验的一些现象。另一方面，在实验过程中教师强调一些操作的细节，为之后学生的小组实验做好准备。实验中教师针对一些操作的细节提出一些问题：比如红磷燃烧起来以后为什么要“立即”塞入广口瓶？红磷燃烧起来后你们观察到了什么现象？为什么要等装置冷却后才能打开止水夹？与学生共同解决这些问题，强化学生对实验的理解和对知识的掌握。这个演示实验不能马上完成，在装置冷却的期间在教师的引导下，学生设计并进行另一个简易的测定空气中氧气含量的实验。】
情景展示5：我们的探究
师：在装置冷却的这段时间，同学们想不想自己动手测量空气中氧气的体积分数？同学们可以采用一套改进的实验装置，你们觉得利用这样一套装置，怎样操作可以测量出空气中氧气的体积分数？
学生探究实验：两个同学一个小组，相互讨
论，在学案上写出你认为合理的操作步骤。
师：哪个小组同学说说你们设计的实验步骤？
生：1、检查装置气密性。2、止水夹夹紧橡皮管。3、点燃白磷。4、冷却装置。
5、橡皮管没入水中，打开止水夹。
师：同学们的实验思路非常清晰，我把
同学们的实验步骤再完善下。（多媒体
图片，文字说明。）
1、取出置于冷水中的试管。（白磷着火点低，课前将白磷事先装入试管中，并将试管放在水中冷却。）2、纸巾擦干试管底部。3、橡皮管浸入水中，双手握住试管，观察橡皮管口是否有气泡产生。请同学们先完成前三步。
师：4、橡皮管对折后用止水夹夹紧。
5、试管夹夹住试管，用打火机加热底
部白磷，使其充分燃烧。6、将试管放
在石棉网上冷却。
【设计意图：有了上一个演示实验的“学习”，学生通过小组讨论能够较为轻松地写出利用这套简易装置进行实验的步骤。学生在学案中完成设计实验步骤。在这个过程中，学生已经学会了利用某些装置和药品测定空气中氧气含量的方法。学生会从中获得巨大的成就感，也真正从情感上激发学生对科学的兴趣。教师对学生设计的步骤先给予肯定，再加以完善。利用多媒体强调实验操作的细节，确保实验操作的安全，尽量使每一小组能够成功完成探究实验。】
情景展示5：现象观察与实验总结
师：在同学们进行实验的期间，老师刚才做的实验，装置已经冷却。接下去我们
如何继续完成这个实验？
生：将玻璃导管放入水中，打开止水夹，观察实验现象。
师：在这个实验中老师还有一些疑问，可能也是大部分同学心中留有的问题，我
们一起来探讨一下。
问题1：红磷在燃烧一会就熄灭了，这是为什么？
问题2：为什么打开止水夹后，烧杯中的水会进入到广口瓶中？
问题3：实验中对红磷的质量有什么要求吗，为什么？
生：解答1：瓶内的氧气被不断消耗，红磷因缺氧而熄灭。
解答2：瓶内氧气被消耗，气压减小，大气压把水压入瓶内。
解答3：红磷必须足量，才能消耗完广口瓶内的氧气。
师：用手感觉一下你们刚才做的实验，装置是否已经冷却？
7、试管倒置，橡皮管浸没于水中，打开止水夹。
8、试管正立，观察被吸入试管中的水的体积占
试管总体积的比例。
生：小组同学完成实验并填写学案中“学生实验过程设计与现象分析”。
【设计意图：演示实验装置冷却后完成整个演示实验，总结实验现象。整个实验完成后，教师提出几个问题，加强学生对实验原理的理解。在此期间学生小组实验的装置得以冷却，教师同样结合多媒体强调操作的细节。小组同学完成实验后，在学案中记录小组实验中观察到的实验现象。】
（三）新课总结：
情景展示6：课堂小结与回顾
师：拉瓦锡做的实验最终测定结果和我们测定出的结果是一样的。停止加热，冷
却后测定，他发现密闭容器内的气体体积减少了约1/5。同时，他还研究了
剩余的那部分气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧，他
将其称为氮气。
师：在刚才的实验中，我们发现有的小组同学测量出氧气占空气的体积分数未到
1/5。为什么测量结果会偏小，可能是由于什么原因导致的？
生：装置漏气，红磷量不足，装置未冷却至室温便打开止水夹，有部分水留在导
管里未进入集气瓶等等。
师：结合板书小结。
【设计意图：总结两次实验的现象，得出结论“空气中氧气的体积分数约占空气总体积的1/5”。回顾“拉瓦锡测量空气中氧气含量”的实验，指出拉瓦锡得出的结论和我们测定的结果是一样的。学生得知这一结果会觉得整堂课很有收获且有成就感。同时教师补充拉瓦锡还指出另一部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧，他将其称为氮气。还有其他科学家发现空气中还存在稀有气体等其他种类的气体。这样，整堂课显得更加完整。】
四、板书设计
空气的成分（一）
点燃
1、人物：拉瓦锡
2、原理：磷 + 氧气 → 五氧化二磷（固体）
3、结论：空气中氧气的体积分数占空气总体积的1/5。