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本教学设计是义务教育实验教科书人教版九年级化学上册第二单元的课题一空气。
一、教材分析
1.教材的地位及作用
本单元选择空气和氧气作为初中化学中接触具体物质知识的开端，它与人类的生活关系最为密切，是人类离不开的天然物质。因此“空气”的重要意义在于能够提供一种化学情境，让学生了解科学探索的过程，同时受到一些最基本的化学思维方式、实验方法、探究方法的熏陶并逐步学习这些比知识更鲜活的经验。通过对它们的认识和了解，可以比较顺利地引导学生进入化学世界来探索物质的奥秘。
2.教学目标
（1）知识与技能
①综合应用学科知识分析问题、解决问题、设计实验、观察实验现象、记录数据、分析处理数据、形成实验结论、进行误差分析。
②会进行空气中氧气含量的测定。
（2）过程与方法
通过数学知识分析氧气体积分数计算公式及所需数据，再逐一解决过程中的各种问题，让学生体会综合应用学科知识解决问题，亲身体验科学探究的过程。
（3）情感态度价值观
培养学生的自主探究精神，体验探究的乐趣。
3.教学重难点
探究空气中氧气的体积分数。
二、教法分析
学生能从数学角度写出计算空气中氧气体积分数的公式，也可以逆推出所需数据，再通过已有的知识设计方案求出待求数据。本课题是探究空气中氧气的体积分数，我主要采取以下方法引导学生探究：
第一，问题导入。让学生明白本节课要解决的问题。
第二，分析问题、设计实验探究。通过数学知识写出计算公式逆推待求数据，引导学生设计方案求出待求数据，最终解决问题，得出结论。在探究中获取知识，培养实验能力、观察能力和分析问题的能力。
三、教学过程
教师活动：小学自然课就知道空气中有氧气支持燃烧、供给呼吸，那空气中氧气的体积含量有多少呢？今天我们就来探究空气中氧气的体积分数
学生活动：
（1）倾听，思考，完成学案试一试的1、2题，学生回答
、氧气的体积和空气的体积
（3）討论学案试一试3、4、5题、学生分组讨论
教师提问：怎么将空气定量
学生代表回答：选择密闭容器、密闭装置
教师提问：怎么测定密闭容器中空气的体积？
学生代表回答：在密闭容器中装满水，再将水倒出进行测量，水的体积就是空气的体积
教师提问：怎么计算定量空气中的氧气体积？直接计算还是间接计算？
学生代表回答：间接计算，利用物质燃烧消耗空气中的氧气，测剩余气体的体积，再用空气的体积减去剩余气体的体积就是定量空气中的氧气体积
教师提问：通常密闭装置的体积很难改变，但是密闭容器内的气体体积减少后会造成气压减小，请同学们联系装置气密性检查原理和方法，怎样才能测得剩余气体的体积
教师提问：将密闭装置与水相连，密闭容器内的气体体积减少后会造成气压减小，在外界大气压的作用下，水会压入密闭容器内，进入水的体积就是氧气的体积
教师提问：请同学们完成学案上试一试第6题
学生代表回答：学生建构实验装置模型
教师活动：请同学利用老师所备仪器组装实验装置
学生代表上台演示：学生上台组装实验装置
教师提问：我们要定量空气，对该实验装置有什么要求呢？
学生代表回答：实验装置的气密性好
教师提问：检查实验装置气密性的方法？
学生代表回答：打开弹簧夹，将导管的一端放入烧杯的水中，用手握住集气瓶或将集气瓶放到盛有热水的大烧杯中，若导管口有气泡产生，将手移开集气瓶或将集气瓶从热水中取出，恢复到室温，导管内有一段稳定的水柱，则装置的气密性良好
教师提问：原理已经解决，实验装置已经备好，接下来选择可燃性的物质来消耗氧气，你所知的可燃性物质有哪些呢？
学生代表回答：天然气、煤气、纸、蜡烛、酒精、柴油、汽油、木炭、镁条
教师追问：请同学们结合密闭装置内气体的体积变化情况，对于实验药品还有什么其他的要求？
学生代表回答：①只消耗空气中的氧气，不与其他气体反应 ②反应后的生成物不为气体
③过量，将氧气完全消耗
教师提示：除了同学们提到的以上物质，还有运动会发令枪的白磷，还有红磷，铁丝生锈也可以消耗氧气，还有铜在加热条件下也能消耗氧气，请同学们结合信息提示，选择出实验药品（以下为提示信息）
石蜡+氧气 点燃 二氧化碳 + 水 镁+氧气 点燃 氧化镁
镁+氮气 点燃 氮化镁 镁+二氧化碳 点燃 氧化镁+碳 磷+氧气 点燃 五氧化二磷 碳+氧气 点燃 二氧化碳
汽油、柴油、乙醇燃烧后产生二氧化碳和水，铁要在纯氧中才能燃烧，在空气中生锈消耗氧气速率特别慢。
学生代表回答：红磷、白磷、铜
教师评价：同学们分析的特别好
学生活动：鼓掌
教师提问：集气瓶内的定量空气是室温下的空气，而我们是通过物质燃烧消耗集气瓶内的氧气，氧气消耗完，再通过测量剩余气体的体积，判断氧气的体积，但是在燃烧的过程中会放出热量，剩余气体会受热膨胀，因此我们应在什么情况下测量剩余气体的体积？
学生代表回答：恢复到室温
教师追问：请同学们总结出整个实验过程中的注意事项
学生代表回答：装置的气密性好;红磷或白磷或铜要过量;要恢复到室温才打开止水夹
教师提问：请同学们用文字表达式来表示红磷实验的原理？
學生代表回答：
教师活动：演示实验，请同学们观察实验现象
学生代表回答：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放热
教师提问：红磷燃烧放出热量，现在的温度较高，要恢复到室温，才能获取数据，我们刚好利用这个时间进行误差分析，如果测出来的数据计算出来的氧气的体积分数偏小，请同学们从计算公式入手找到可能的原因？
学生代表回答：装置的气密性不好;红磷的量不足，没有恢复到室温
教师提问：氧气体积分数偏大的原因？
学生代表回答：燃烧匙伸入速度太慢，使集气瓶里的空气受热膨胀逸出;止水夹没有夹紧，集气瓶里的空气受热膨胀逸出
教师评价：同学们在数据分析上非常棒
教师提问：我们刚刚在实验的过程中红磷先是在定量空气以外的空气中燃烧，产生的白烟逸散到空气中，白烟类似于粉尘，因此这套实验装置的缺点是什么？
学生代表回答：产生的白烟逸散到空气中，会污染环境
教师提问：红磷在定量空气以外的空气中点燃是需要一个温度从而使红磷燃烧起来，请同学们从物理光学的角度对装置进行改进避免环境污染。
学生代表回答：采用凸透镜聚光
教师追问：也就是说凸透镜聚光的实验装置的优点是？
学生代表回答：环保、节省药品、操作简单
教师追问：实验前我们在集气瓶中放有少量的水，而现在红磷产生的白烟却不见了，由此可以得出集气瓶中预先放水的作用是？
学生代表回答：吸收产生的白烟，防止污染空气
教师提问：现在已经恢复到室温，我们打开止水夹，水从烧杯经导管流入集气瓶，最终液面稳定，现在我们分别测量集气瓶中空气的体积和进入集气瓶的水的体积
学生活动：学生观察、获取数据
教师提问：请同学们根据实验获得的数据进行计算氧气的体积分数
学生活动：学生计算氧气的体积分数
教师追问：同学们计算的结果是？
学生代表回答：氧气的体积分数为
教师活动;展示拉瓦锡的照片以及拉瓦锡研究空气成分所用装置的图片。
请同学们根据科学家拉瓦锡所用的装置图片，找出他的实验原理
学生代表回答：利用汞消耗曲颈瓶中空气中的氧气，从而使曲颈瓶内气体压强减小，液体汞进入曲颈瓶内，同理进入曲颈瓶内液体汞的体积就是氧气的体积
教师活动：通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
科学家们再通过类似的原理进一步实验，最终确定了空气的组成，空气由78%的氮气、21%的氧气、0.94%的稀有气体、0.03%的二氧化碳、0.03%的其他气体
教师安排：学生总结并完成练习题
（作者单位：四川省广元天立国际学校）
一、教材分析
1.教材的地位及作用
本单元选择空气和氧气作为初中化学中接触具体物质知识的开端，它与人类的生活关系最为密切，是人类离不开的天然物质。因此“空气”的重要意义在于能够提供一种化学情境，让学生了解科学探索的过程，同时受到一些最基本的化学思维方式、实验方法、探究方法的熏陶并逐步学习这些比知识更鲜活的经验。通过对它们的认识和了解，可以比较顺利地引导学生进入化学世界来探索物质的奥秘。
2.教学目标
（1）知识与技能
①综合应用学科知识分析问题、解决问题、设计实验、观察实验现象、记录数据、分析处理数据、形成实验结论、进行误差分析。
②会进行空气中氧气含量的测定。
（2）过程与方法
通过数学知识分析氧气体积分数计算公式及所需数据，再逐一解决过程中的各种问题，让学生体会综合应用学科知识解决问题，亲身体验科学探究的过程。
（3）情感态度价值观
培养学生的自主探究精神，体验探究的乐趣。
3.教学重难点
探究空气中氧气的体积分数。
二、教法分析
学生能从数学角度写出计算空气中氧气体积分数的公式，也可以逆推出所需数据，再通过已有的知识设计方案求出待求数据。本课题是探究空气中氧气的体积分数，我主要采取以下方法引导学生探究：
第一，问题导入。让学生明白本节课要解决的问题。
第二，分析问题、设计实验探究。通过数学知识写出计算公式逆推待求数据，引导学生设计方案求出待求数据，最终解决问题，得出结论。在探究中获取知识，培养实验能力、观察能力和分析问题的能力。
三、教学过程
教师活动：小学自然课就知道空气中有氧气支持燃烧、供给呼吸，那空气中氧气的体积含量有多少呢？今天我们就来探究空气中氧气的体积分数
学生活动：
（1）倾听，思考，完成学案试一试的1、2题，学生回答
、氧气的体积和空气的体积
（3）討论学案试一试3、4、5题、学生分组讨论
教师提问：怎么将空气定量
学生代表回答：选择密闭容器、密闭装置
教师提问：怎么测定密闭容器中空气的体积？
学生代表回答：在密闭容器中装满水，再将水倒出进行测量，水的体积就是空气的体积
教师提问：怎么计算定量空气中的氧气体积？直接计算还是间接计算？
学生代表回答：间接计算，利用物质燃烧消耗空气中的氧气，测剩余气体的体积，再用空气的体积减去剩余气体的体积就是定量空气中的氧气体积
教师提问：通常密闭装置的体积很难改变，但是密闭容器内的气体体积减少后会造成气压减小，请同学们联系装置气密性检查原理和方法，怎样才能测得剩余气体的体积
教师提问：将密闭装置与水相连，密闭容器内的气体体积减少后会造成气压减小，在外界大气压的作用下，水会压入密闭容器内，进入水的体积就是氧气的体积
教师提问：请同学们完成学案上试一试第6题
学生代表回答：学生建构实验装置模型
教师活动：请同学利用老师所备仪器组装实验装置
学生代表上台演示：学生上台组装实验装置
教师提问：我们要定量空气，对该实验装置有什么要求呢？
学生代表回答：实验装置的气密性好
教师提问：检查实验装置气密性的方法？
学生代表回答：打开弹簧夹，将导管的一端放入烧杯的水中，用手握住集气瓶或将集气瓶放到盛有热水的大烧杯中，若导管口有气泡产生，将手移开集气瓶或将集气瓶从热水中取出，恢复到室温，导管内有一段稳定的水柱，则装置的气密性良好
教师提问：原理已经解决，实验装置已经备好，接下来选择可燃性的物质来消耗氧气，你所知的可燃性物质有哪些呢？
学生代表回答：天然气、煤气、纸、蜡烛、酒精、柴油、汽油、木炭、镁条
教师追问：请同学们结合密闭装置内气体的体积变化情况，对于实验药品还有什么其他的要求？
学生代表回答：①只消耗空气中的氧气，不与其他气体反应 ②反应后的生成物不为气体
③过量，将氧气完全消耗
教师提示：除了同学们提到的以上物质，还有运动会发令枪的白磷，还有红磷，铁丝生锈也可以消耗氧气，还有铜在加热条件下也能消耗氧气，请同学们结合信息提示，选择出实验药品（以下为提示信息）
石蜡+氧气 点燃 二氧化碳 + 水 镁+氧气 点燃 氧化镁
镁+氮气 点燃 氮化镁 镁+二氧化碳 点燃 氧化镁+碳 磷+氧气 点燃 五氧化二磷 碳+氧气 点燃 二氧化碳
汽油、柴油、乙醇燃烧后产生二氧化碳和水，铁要在纯氧中才能燃烧，在空气中生锈消耗氧气速率特别慢。
学生代表回答：红磷、白磷、铜
教师评价：同学们分析的特别好
学生活动：鼓掌
教师提问：集气瓶内的定量空气是室温下的空气，而我们是通过物质燃烧消耗集气瓶内的氧气，氧气消耗完，再通过测量剩余气体的体积，判断氧气的体积，但是在燃烧的过程中会放出热量，剩余气体会受热膨胀，因此我们应在什么情况下测量剩余气体的体积？
学生代表回答：恢复到室温
教师追问：请同学们总结出整个实验过程中的注意事项
学生代表回答：装置的气密性好;红磷或白磷或铜要过量;要恢复到室温才打开止水夹
教师提问：请同学们用文字表达式来表示红磷实验的原理？
學生代表回答：
教师活动：演示实验，请同学们观察实验现象
学生代表回答：红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放热
教师提问：红磷燃烧放出热量，现在的温度较高，要恢复到室温，才能获取数据，我们刚好利用这个时间进行误差分析，如果测出来的数据计算出来的氧气的体积分数偏小，请同学们从计算公式入手找到可能的原因？
学生代表回答：装置的气密性不好;红磷的量不足，没有恢复到室温
教师提问：氧气体积分数偏大的原因？
学生代表回答：燃烧匙伸入速度太慢，使集气瓶里的空气受热膨胀逸出;止水夹没有夹紧，集气瓶里的空气受热膨胀逸出
教师评价：同学们在数据分析上非常棒
教师提问：我们刚刚在实验的过程中红磷先是在定量空气以外的空气中燃烧，产生的白烟逸散到空气中，白烟类似于粉尘，因此这套实验装置的缺点是什么？
学生代表回答：产生的白烟逸散到空气中，会污染环境
教师提问：红磷在定量空气以外的空气中点燃是需要一个温度从而使红磷燃烧起来，请同学们从物理光学的角度对装置进行改进避免环境污染。
学生代表回答：采用凸透镜聚光
教师追问：也就是说凸透镜聚光的实验装置的优点是？
学生代表回答：环保、节省药品、操作简单
教师追问：实验前我们在集气瓶中放有少量的水，而现在红磷产生的白烟却不见了，由此可以得出集气瓶中预先放水的作用是？
学生代表回答：吸收产生的白烟，防止污染空气
教师提问：现在已经恢复到室温，我们打开止水夹，水从烧杯经导管流入集气瓶，最终液面稳定，现在我们分别测量集气瓶中空气的体积和进入集气瓶的水的体积
学生活动：学生观察、获取数据
教师提问：请同学们根据实验获得的数据进行计算氧气的体积分数
学生活动：学生计算氧气的体积分数
教师追问：同学们计算的结果是？
学生代表回答：氧气的体积分数为
教师活动;展示拉瓦锡的照片以及拉瓦锡研究空气成分所用装置的图片。
请同学们根据科学家拉瓦锡所用的装置图片，找出他的实验原理
学生代表回答：利用汞消耗曲颈瓶中空气中的氧气，从而使曲颈瓶内气体压强减小，液体汞进入曲颈瓶内，同理进入曲颈瓶内液体汞的体积就是氧气的体积
教师活动：通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5的结论。
科学家们再通过类似的原理进一步实验，最终确定了空气的组成，空气由78%的氮气、21%的氧气、0.94%的稀有气体、0.03%的二氧化碳、0.03%的其他气体
教师安排：学生总结并完成练习题
（作者单位：四川省广元天立国际学校）