课题1 空气优质课教学设计

《测定空气中氧气的含量》

的实验课设计文稿

邵阳市新宁县第四中学 王小庆

一、使用教材

本课题是人教版义务教育教科书《化学》九年级上册第二单元《我们周围的空气》课题1《空气》中的内容。

课题名称：测定空气中氧气的含量。

二、教学资源、工具与实验药品、器材

教学资源：拉瓦锡研究氧气含量的实验故事；图片；教参资料。教学工具：多媒体课件；导学案。

实验药品：红磷、氧气、水

实验器材：集气瓶、燃烧匙、橡胶塞、导管、胶皮管、止水夹、烧杯、酒精灯、火柴、钥匙等。

三、实验改进要点

1、通过改进装置的气密性改进实验。

通过仿照拉瓦锡实验，探究测定空气中氧气含量的实验原理，以及课本装置可能产生误差的原因，分析出压强差对实验测定结果有很大影响。而决定密闭装置内压强大小的因素有两点：

（1）装置内气体的量：气体越多压强越大，气体越少压强越小。所以装置的气密性越好，实验越成功。

（2）装置内气体的温度：温度越高压强越大，温度越低压强越小。

2、通过用注射器更精确的测量密闭装置内气体体积来改进实验。

3、通过用量筒更精确的测量倒吸入的水的体积来改进实验。

四、实验原理和实验设计思路

1、实验原理：

点燃

红磷

+

氧气

→

五氧化二磷

2、实验设计思路：

利用红磷燃烧耗尽集气瓶内空气中的氧气，从而使集气瓶内形成负压，待红磷熄灭并冷却后打开止水夹，进入集气瓶内的水的体积约占集气瓶内原空气体积的1/5.由此实验，可得出空气中氧气的体积分数约为1/5.

五、实验教学目标

（一）、知识与技能

1

初步学会设计实验方案测定空气中氧气含量的方法，并学习对实验进行观察、记录,初步学习分析实验现象。

（二）、过程与方法

1、通过自主学习，培养学生提取信息并加工信息的能力；

2、通过探究空气中氧气的含量，培养学生设计实验、观察并描述现象，通过分析现象得出结论的能力；

3、通过拉瓦锡实验，初步体验科学探究的基本过程，培养学生讨论探究、实验探究、推理分析的科学方法。

（三）、情感态度与价值观

通过分组实验培养学生动手能力，抽象思维能力。

六、实验教学内容

1、仿照拉瓦锡实验原理，初步学会设计实验方案测定空气中氧气含量的方法，并学习对实验进行观察、记录,初步学习分析实验现象。

2、探究课本实验装置可能产生误差的原因，并分析自己设计的实验失败的原因。

3、师生共同完成装置改进，并比较改进实验与教材实验的优、缺点。

七、实验课教学过程

（一）、教材分析

1、本节课在教材中的地位和作用：

从知识结构来说:《空气》是九年级上册第二单元课题一的内容。本单元是学生初次接触化学物质，教材选择学生最熟悉的空气入手，既符合学生的认识规律，又能自然地过渡到氧气等后续章节的有关内容，还可以让学生初步体验科学探究的过程与方法，从而比较顺利地引导学生进入化学世界。可以说本课题是本单元乃至整个初中化学的一个引子。

课题一《空气》包含三个部分即“空气的组成、空气是一种宝贵的自然资源、保护空气”。这三部分内容相互关联，并逐步深入，其中”空气是由什么组成的，这一部分内容，将空气的发现史、理论知识和实验探究活动有机地结合起来，是培养学生学习兴趣、科学方法、科学思维品质的好材料，为水的组成、质量守恒定律以后的学习提供一个合理的思维方式。

从能力培养来说:从看图了解拉瓦锡研究空气成分开始,到做仿照实验来测定空气里氧气的含量,可以说教材深入浅出,为以后的学习提供一个合理的思维方式。

（二）、学生分析

1.学生知识水平：九年级学生经过两年的学习,对自然科学的学习已积累了一定的知识基础和方法基础。学生在过去的学习和生活中，对空气已有了一定的认识，知道空气的存在、空气中

2

含有氧气及二氧化碳等。这些为本课题学习打下了有利的基础。

2.能力水平：学生刚刚学习化学，知识储备量还不够，还不具备完善的化学科学探究能力，所以，我设计以实验探究方式突破重点，以师生合作改进实验逐渐感受科学探究的方法，从而突破难点。

3、学生的心理特点：学生对实验充满好奇心，又是处于善于发问，善于质疑的阶段，在教学中，可通过教材实验与个人改进实验的对比，对学生的思维产生强烈冲击，引发求知欲望。

（三）、教学目标

1、基于对教材和对学生的分析，我制定的三维目标如下：

（1）知识目标

初步学会设计实验方案测定空气中氧气含量的方法。

（2）技能目标

初步学习科学实验的方法,进行观察、记录,并初步学习分析实验现象。

（3）情感态度和价值观

通过分组实验培养学生动手能力，抽象思维能力，合作精神和严谨务实的科学作风。

2、过程与方法：

（1）通过自主学习，培养学生提取信息并加工信息的能力；

（2）通过探究空气中氧气的含量，培养学生设计实验、观察并描述现象，通过分析现象得出结论的能力；

（3）通过拉瓦锡实验，初步体验科学探究的基本过程，培养学生讨论探究、实验探究、推理分析的科学方法。

3、教学重点和难点

（1）教学重点:

测定空气中氧气含量

（2）教学难点:

探究测定空气中氧气含量的实验原理，以及课本中装置可能产生误差的原因。

（四）、教法

我设计以实验探究的方式突破重点，以师生合作改进实验逐渐感受科学探究的方法突破难点。为了突破重点、难点，我主要采用如下五种教法。

1、情境教学法：教师开始利用瓦锡研究空气成分的故事导入激发学生兴趣。

2、“科学探究”教学法：从了解空气→重走科学路→对空气组成的实验设计→实践上升为理论。教师以实验探究的方式进一步激发学生探究兴趣，层层设疑，确定实验改进装置。

3、小组合作学习法：学会和他人合作，在交流的过程中对同一个问题提出不同的看法，培养学生的发散思维。

4、实验法:

给出指定实验器材，使挑战升级，让学生设计

3

实验，分析数据，得出结论，体会科学的探究过程，并能够模仿此过程。师生共同完成装置改进。比较改进实验与教材实验的优、缺点。

5、总结法：每一节课都有重点，通过学生短时间的回顾加深本节课的印象，以便达到老师授课的目的，更好地掌握所学的知识和其他方面的收获。

（五）、实验教学过程

我将本堂课的教学过程设计为以下六个环节。

1、情境引入、提出问题

本环节是对拉瓦锡实验装置的介绍，实验步骤的解析，大约花5分钟的时间。

【设计意图】激发学生的兴趣和求知欲，为掌握实验原理打好基础。

2、剖析原理、设计实验

本环节大约花10分钟的时间。

【设计意图】学生通过探究拉瓦锡实验原理，明白倒吸入集气瓶内水的体积就是消耗的空气中的氧气体积。同时理解到集气瓶内产生的压强差，对测量结果影响很大，所以在选择实验药品时，所选药品只能够和空气中的氧气发生反应，且不能产生其它气体。从而能够学会设计实验方案测定空气中氧气含量。

我先向学生提出问题：如何除去空气中的氧气？

通过对拉瓦锡实验的学习，学生会想到利用可燃物燃烧来消耗装置内空气中的氧气。

接着提出：如何测出减少的氧气的体积？

学生会想到，可燃物燃烧消耗装置内空气中的氧气，使瓶内气体量减小，在温度不变的情况下，使瓶内压强减小，外界大气压将水压入装置内，测量倒吸入集气瓶内水的体积，从而得出空气中氧气的体积。

实验原理是难点，在这个环节中，我通过问题对学生加以提示，让学生初步理解实验原理，明白倒吸入集气瓶内水的体积就是消耗的空气中的氧气体积。

于是学生理解到集气瓶内产生的压强差，对测量结果影响很大。学生通过对实验药品选择的探究，明白实验药品的选择一定要符合如下两点条件：

（1）只能与空气中的氧气反应；

（2）与空气中的氧气反应不能生成气体。

所以此装置不能选择木炭、硫、镁、铁，来测定空气中氧气的含量。

经过探究后小结：

（1）实验中可燃物选择注意：只能与空气中的氧气反应；与空气中的氧气反应不能生成气体。

4

（2）由于红磷燃烧消耗瓶内的氧气,导致集气瓶内的气压减小,因而水倒流。

接下来学生交流讨论，归纳实验仪器和实验药品（选用红磷作为实验药品），并设计实验装置。

3、分组探究、论证假设

本环节大约花10分钟的时间。在分组实验中，学生要学会分享，学会合作，学会思考。

【设计意图】化学是一门以实验基础的学科，通过仿照拉瓦锡实验原理，进行实验分组探究的过程中，锻炼学生的实验设计能力、分析能力，提高学生实验动手能力、观察能力和实验现象的记录能力，培养学生合作精神，达到实验教学的真正目的。

教师先指导学生连接装置，再在学生课堂实验中,适时指导学生观察实验现象、记录实验结果。通过实验，培养学生的分析能力。学生要学会分析数据，得出结论，体会科学的探究过程，并能够模仿此过程。

提问:你在实验过程中看到了什么现象?你能分析原因吗?请把看到的现象及你的分析与同组的同学交流一下。

通过实验，培养学生的规范表达能力。在上述探究活动的基础上,阅读教材有关内容,师生共同分析数据，得出如下结论：

①氧气约占空气总体积的1/5；

②空气的主要成分是由与红磷反应的气体(氧气)和与红磷不反应的气体(氮气)组成。

然后引导学生从实验成功和失败两方面来分析:实验成功,描述现象；实验失败,寻找原因。

实验注意事项的分析和讨论：

①安装好仪器后，为什么要先检验装置的气密性再装药品？

②集气瓶中先加少量水的目的？

③红磷足量的原因是什么？

④弹簧夹没夹或没夹紧造成的后果是什么？

⑤点燃的红磷为什么要迅速伸入集气瓶中？

⑥为什么要等红磷熄灭并冷却到室温后，才打开止水夹？

⑦实验后集气瓶内的主要气体是什么，它有什么性质？

误差分析讨论和总结：

（1）实验测得氧气的体积分数小于1/5，原因是什么？

①红磷量不足，氧气有剩余。

②装置气密性不好，空气进入填充了消耗的氧气体积。

③集气瓶没有完全冷却就打开了弹簧夹，气体受热膨胀，瓶内压强大。

④导管内未先注满水。

（1）实验测得氧气的体积分数大于1/5，原因是什么？

5

①弹簧夹没有夹紧。

②点燃红磷伸入集气瓶中时，没有立即塞紧瓶塞。

4、交流评价、发现问题

本环节大约花5分钟的时间。在分组实验中，学生要学会分享，学会合作，学会思考，学会评价。

【设计意图】通过对实验过程中出现的问题，适时引导学生进行分析，以提高学生分析问题的能力，和表达能力。通过对实验误差的交流讨论，帮助学生突破难点。

讨论分析：上述选用的装置有哪些不足之处？

学生分组讨论交流后，归纳出如下几点不足之处：

①红磷着火点较高，熄灭时可能不是将氧气耗尽，而是氧气的浓度降低到不再支持红磷燃烧。

②红磷燃烧后在塞入集气瓶，使得装置气密性很难保证。

③由于集气瓶形状，容积很难均分成五等份，影响测量结果。

④实验前导管中，试验后导管充满水，而这部分水应该进入容器中，因此造成实验误差。

⑤集气瓶内径大且从整体外形上看上下内经不完全相等，难准确推算出空气中氧气的含量。

⑥红磷在空气中灼烧，产生少量白烟污染空气。

请你选用上述可以用的药品（红磷、或白磷、或铜），能设计一个更好的装置吗？

5、反思改进、横向拓展

本环节大约花10分钟的时间。

【设计意图】通过对实验原理和实验误差的探究，明白反应装置的气密性会对装置中集气瓶内气压有很大影响，而压强差对实验测量结果会造成很大误差。同时用量筒精确量取倒吸入的水的体积，和把密闭装置内的空气用更精确的方式分成五等份，都会对实际测量结果造成影响。改进实验不但能激发学生兴趣，还能提高学生思维的深度和广度。

以小组为单位交流讨论后设计制定出具体合适的实验改进方案。在师生共同努力下改进实验装置。改进后的装置见下表。

序号

装置

实验操作

用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧，一段时间后，白磷燃烧。

燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。

用水浴加热的办法使白磷燃烧，足以使白磷着火燃烧。

燃烧完毕，待冷却至室温，打开弹簧夹，烧杯中的水倒吸进入瓶内。

图1

图2

6

图3

在一封闭的试管内放一颗白磷，用酒精灯微微加热白磷，白磷燃烧，有大量白烟生成，注射器被推向外侧（右侧）。

待装置冷却，注射器逐渐向内侧（左侧）移动，根据注射器停止时的位置，确定空气中氧气的体积。

在一玻璃管的两端，通过橡皮塞装上两只注射器，玻璃管内装几团细的铜丝，把一个注射器内的空气体积调到50mL的位置，另一只注射器不留空气加热玻璃管的铜丝部位。

待铜丝被灼热后，把注射管缓慢地以2～3次/分的速度左右推动。

大约3～4min之后停止加热。待玻璃管冷却至室温后，注射器内空气减少。

用量筒测定锥形瓶内水的体积（设为

Ｖ1）。用量筒量取45ml水注入锥形瓶内，同时在100ml量筒中准确量取100ml水。引燃锥形瓶内红磷且燃烧剧烈。完全燃烧后冷却，打开止水夹。小心移开量筒中直玻璃管导管，读数量筒内水的体积（设为Ｖ2）。量筒内减少水的体积数就是消耗掉瓶内空气中氧气的体积数，计算公式：（100－Ｖ2 ）ml÷（Ｖ1－45） ml×100% 。

图4 图5

（1）、图1和图2，是通过改进装置的气密性改进实验。

（2）、图3和图4，是通过用注射器更精确的测量密闭装置备注

内气体体积来改进实验。

（3）、图5，是通过用量筒更精确的测量倒吸入的水的体积来改进实验。

改进装置的优点

（1）、节约、直观性：所用药品少，反应现象明显，速度快，试管冷却倒室温时间短。（2）、环保、安全性：在密闭环境中进行，不污染空气，不会对师生身心造成伤害。（3）、实用、准确性：操作简单，更适合用于学生分组实验，实验数据误差很小。

6、整理总结、达标检测

本环节大约花5分钟的时间。

课堂小结：通过本堂课实验，我们知道了空气的组成，仿照拉瓦锡用定量的方法来测定了空气中氧气的含量，初步学习了科学实验的方法,进行观察、记录,并初步学习了分析实验现象，和通过实验现象得出实验结论。师生还共同完成了装置改进，并比较改进实验与教材实验的优、缺点。

7

接下来做练习：见课件中的练习。

最后布置作业：请设计实验，验证空气中二氧化碳的含量。

六、板书设计：

完整的教学过程，板书是必不可少的，我通过板书将本节课的重点和难点表达出来，使学生一目了然，清晰易懂，便于以后进行复习。我的板书设计如下图：

七、实验教学评价

优点：本节课是典型的实验探究课，本课设计遵循学生认知规律，循序渐进地对实验进行认知、分析、评价、改进，得到了较好的教学效果。对实验中实际测量结果的误差分析教学和在师生共同完成实验装置的改进教学中，学生兴趣浓厚，思维积极，大胆创新。大部分学生上课表现积极，只要能提出问题，回答问题，纠错，或评价问题，可以采用积分奖励的方法，在课后评出最佳小组，最佳组员，给予表扬。

不足：在实验操作中，有些学生没有按规范操作，本人觉得教师可先在课堂上用课件播放实验视频后，再让学生来操作，效果会更好。

附：写稿人：王小庆，单位名称：邵阳新宁第四中学，联系电话：18273930591，电子邮箱：498025000@qq.com。

8