第2課化學實驗與科學探究【內容主旨】化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗與科學探究是化學學習的重要組成部分。在人教版（2024）九年級上冊第一單元“走進化學世界”的課題2中，通過對化學實驗基本操作的學習以及對蠟燭燃燒、人體吸入和呼出氣體的探究，學生能夠初步了解化學實驗的基本規范，體會科學探究的一般過程和方法。這些內容不僅能幫助學生掌握化學基礎知識和技能，更能培養學生的觀察能力、分析能力、實踐能力和創新精神，讓學生認識到化學與生活的緊密聯系，為后續深入學習化學奠定堅實的基礎。【教學目標】1.形成化學實驗安全意識，準確識別常見危險化學品標志，熟知常見化學實驗事故的預防和處理方法，養成嚴謹、規范的實驗操作習慣，培養安全責任素養。2.通過對蠟燭燃燒、人體吸入和呼出氣體的探究實驗，熟練掌握觀察、描述和記錄實驗現象的方法，深入理解科學探究的一般過程，包括提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價，提升科學探究與實踐能力。3.深刻認識化學實驗在化學學習和科學研究中的核心地位，體會化學與生活的密切關聯，激發學習化學的興趣和好奇心，培養科學態度與創新精神，能夠運用所學知識解決簡單的實際問題。【重點難點】重點：1.化學實驗的基本操作規范和安全注意事項。2.科學探究的一般過程和方法。3.對蠟燭燃燒和人體吸入與呼出氣體的探究實驗。難點：1.科學探究過程中實驗方案的設計和優化。2.從實驗現象中準確分析和得出結論，培養科學思維和邏輯推理能力。3.引導學生在探究過程中發現問題、提出問題，并通過實驗解決問題。【教學過程】環節一：課程導入（3分鐘）在課堂開始時，教師可以提出這樣的問題：“同學們，在我們的日常生活中，會看到很多有趣的現象，比如生日宴會上蠟燭燃燒，那你們有沒有想過蠟燭燃燒過程中都發生了哪些變化呢？還有，我們每時每刻都在進行呼吸，那我們吸入的空氣和呼出的氣體有什么不一樣呢？”讓學生們自由討論，分享自己的想法和疑問。然后，教師總結學生的發言，說道：“這些看似平常的現象背后其實蘊含著很多化學知識。今天，我們就通過化學實驗和科學探究的方法，來揭開這些現象背后的奧秘。”這樣從生活中常見的現象入手，能夠迅速激發學生的學習興趣和好奇心，自然地引入本節課的主題。設計意圖：從生活實際出發，創設問題情境，引發學生的思考和討論，激發學生對化學實驗和科學探究的興趣，為后續教學做好鋪墊。環節二：化學實驗安全知識講解（7分鐘）教師首先強調化學實驗安全的重要性：“化學實驗是我們學習化學的重要手段，但如果不注意安全，就可能會發生危險。所以，在進行實驗之前，我們必須了解并遵守化學實驗的安全規則。”接著，詳細介紹常見的危險化學品標志。比如，易燃品標志，像酒精、汽油等都是易燃物質，遇到明火容易燃燒甚至爆炸；易爆品標志，如一些火藥、炸藥等；有毒品標志，像重金屬鹽、一些有毒氣體等；腐蝕品標志，如濃硫酸、氫氧化鈉等。教師可以結合具體的例子，說明這些危險化學品如果使用不當會造成什么樣的危害。然后，講解常見化學實驗事故的預防和處理方法。對于火災事故，要告訴學生在實驗室中不能隨意丟棄火種，使用酒精燈時要按照正確的方法操作。如果發生火災，要根據火勢大小采取不同的措施，小火可以用濕布、沙子等覆蓋滅火，大火則要及時撥打火警電話并使用滅火器。對于燙傷事故，要提醒學生在加熱儀器時不要用手直接觸摸，一旦發生燙傷，要立即用大量冷水沖洗，然后涂抹燙傷膏。對于中毒事故，要強調在聞氣體氣味時要用正確的方法（扇聞法），如果不小心吸入有毒氣體，要迅速轉移到通風良好的地方，并及時就醫。對于酸堿腐蝕事故，如酸液濺到皮膚上，要先用大量水沖洗，然后涂上3%5%的碳酸氫鈉溶液；堿液濺到皮膚上，先用大量水沖洗，再涂上硼酸溶液。最后，再次強調在實驗室中必須遵守的安全規則，如進入實驗室要穿實驗服、戴護目鏡；實驗前要檢查儀器和藥品是否完好；實驗過程中要嚴格按照操作規程進行，不得隨意更改實驗步驟；實驗結束后要整理好儀器和藥品，保持實驗室整潔等。設計意圖：讓學生充分認識到化學實驗安全的重要性，掌握常見危險化學品標志的含義和常見化學實驗事故的預防與處理方法，培養學生的安全意識和自我保護能力，確保實驗教學的順利進行。環節三：科學探究方法介紹（7分鐘）教師以生活中常見的問題“為什么鐵會生銹？”為例，引導學生思考解決問題的方法。首先是提出問題：“鐵生銹是我們生活中常見的現象，那我們就要思考是什么原因導致鐵生銹呢？”讓學生積極發言，提出自己的疑問。接著作出假設：“同學們提出了很多問題，那我們可以根據已有的知識和生活經驗，對鐵生銹的原因作出一些假設。比如，是不是和空氣中的氧氣有關？是不是和水有關？”鼓勵學生大膽假設。然后設計實驗：“有了假設之后，我們就要設計實驗來驗證這些假設。我們可以準備幾個相同的鐵釘，分別放在不同的環境中，如干燥的空氣中、潮濕的空氣中、水中等，觀察鐵釘生銹的情況。”引導學生思考實驗的設計思路和變量的控制。進行實驗：“設計好實驗方案后，我們就要按照方案進行實驗。在實驗過程中，要認真觀察實驗現象，并做好記錄。”強調實驗操作的規范性和觀察記錄的重要性。收集證據：“實驗結束后，我們要收集實驗過程中得到的各種信息，比如鐵釘生銹的時間、生銹的程度等，這些就是我們的證據。”解釋與結論：“根據收集到的證據，我們來分析實驗結果，看看我們的假設是否成立。如果鐵釘在潮濕的空氣中生銹最快，而在干燥的空氣中幾乎不生銹，那我們就可以得出結論：鐵生銹與水和氧氣都有關。”反思與評價：“最后，我們要對整個探究過程進行反思和評價。看看實驗設計是否合理，實驗操作是否規范，結論是否可靠。如果發現問題，我們要及時改進。”結合這個具體案例，詳細講解科學探究的一般方法和步驟，并強調每個步驟的要點和注意事項。設計意圖：通過具體的生活實例，讓學生直觀地了解科學探究的一般方法和步驟，為后續的探究實驗奠定理論基礎，培養學生的科學思維和邏輯推理能力。環節四：蠟燭燃燒的探究實驗（10分鐘）1.提出問題教師展示一支蠟燭，點燃后問學生：“同學們，觀察蠟燭燃燒的現象，你們有什么疑問嗎？”引導學生提出問題，如蠟燭燃燒時火焰為什么會分層？蠟燭燃燒后生成了什么物質？蠟燭燃燒過程中質量有什么變化？2.作出假設針對學生提出的問題，讓學生分組討論并作出假設。比如，對于蠟燭燃燒后生成了什么物質這個問題，有的小組可能假設蠟燭燃燒生成了二氧化碳和水；對于蠟燭燃燒時火焰分層的問題，有的小組可能假設火焰不同層的溫度不同。3.設計實驗教師引導各小組根據自己的假設設計實驗方案。對于驗證蠟燭燃燒生成二氧化碳和水的實驗，學生可以設計用一個干燥的冷燒杯罩在火焰上方，觀察燒杯內壁是否有水霧出現，來證明是否生成了水；再用一個內壁涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上方，觀察石灰水是否變渾濁，來證明是否生成了二氧化碳。對于探究火焰不同層溫度的實驗，學生可以用一根火柴梗平放在火焰中，觀察火柴梗不同部位被燒焦的程度，來判斷火焰不同層的溫度高低。4.進行實驗學生分組進行蠟燭燃燒的探究實驗。在實驗過程中，教師巡回指導，提醒學生注意實驗安全和操作規范。比如，在使用火柴點燃蠟燭時要小心，不要讓火焰燒到自己；在移動燒杯時要使用坩堝鉗，避免燙傷。5.收集證據各小組認真觀察實驗現象，并做好記錄。比如，在驗證蠟燭燃燒生成水的實驗中，觀察到干燥的冷燒杯內壁出現了水霧；在驗證蠟燭燃燒生成二氧化碳的實驗中，觀察到內壁涂有澄清石灰水的燒杯內壁變渾濁；在探究火焰不同層溫度的實驗中，觀察到火柴梗接觸外焰的部分最先變黑。6.解釋與結論各小組根據收集到的證據進行分析和討論，得出結論。對于蠟燭燃燒生成二氧化碳和水的實驗，根據燒杯內壁出現水霧和石灰水變渾濁的現象，可以得出蠟燭燃燒生成了水和二氧化碳的結論；對于探究火焰不同層溫度的實驗，根據火柴梗接觸外焰部分最先變黑的現象，可以得出外焰溫度最高的結論。7.反思與評價實驗結束后，各小組對整個探究過程進行反思和評價。討論實驗過程中遇到的問題，如實驗現象不明顯的原因，實驗操作是否規范等。教師組織各小組進行交流和分享，引導學生總結經驗教訓，提高科學探究能力。設計意圖：通過蠟燭燃燒的探究實驗，讓學生親身體驗科學探究的全過程，培養學生的觀察能力、實驗操作能力、分析問題和解決問題的能力，以及團隊合作精神。環節五：人體吸入和呼出氣體的探究實驗（8分鐘）1.提出問題教師引導學生思考：“我們每時每刻都在進行呼吸，那我們吸入的空氣和呼出的氣體有什么不同呢？”讓學生提出自己感興趣的問題，如吸入的空氣中氧氣含量和呼出氣體中氧氣含量哪個高？呼出氣體中二氧化碳含量比吸入空氣中二氧化碳含量多嗎？2.作出假設學生分組討論并作出假設。有的小組可能假設呼出氣體中氧氣含量比吸入空氣中氧氣含量低，二氧化碳含量比吸入空氣中二氧化碳含量高；有的小組可能假設呼出氣體中水蒸氣含量比吸入空氣中水蒸氣含量高。3.設計實驗教師指導各小組根據假設設計實驗方案。對于比較氧氣含量的實驗，學生可以用燃著的木條分別伸入盛有空氣和呼出氣體的集氣瓶中，觀察木條燃燒的情況；對于比較二氧化碳含量的實驗，學生可以向盛有空氣和呼出氣體的集氣瓶中分別滴入相同滴數的澄清石灰水，振蕩，觀察石灰水變渾濁的程度；對于比較水蒸氣含量的實驗，學生可以取兩塊干燥的玻璃片，一塊放在空氣中，另一塊對著呼氣，觀察玻璃片上的現象。4.進行實驗學生分組進行人體吸入和呼出氣體的探究實驗。教師提醒學生在收集呼出氣體時要注意方法，如用排水法收集呼出氣體時要先將集氣瓶裝滿水，然后用玻璃片蓋住瓶口，倒放在水槽中，通過導管向集氣瓶中吹氣。在實驗過程中，要注意操作規范，避免氣體泄漏。5.收集證據各小組認真觀察實驗現象，并做好記錄。比如，在比較氧氣含量的實驗中，觀察到燃著的木條在空氣中正常燃燒，在呼出氣體中熄滅；在比較二氧化碳含量的實驗中，觀察到盛有呼出氣體的集氣瓶中澄清石灰水變渾濁的程度比盛有空氣的集氣瓶中明顯；在比較水蒸氣含量的實驗中，觀察到對著呼氣的玻璃片上出現了水霧，而放在空氣中的玻璃片上沒有水霧。6.解釋與結論各小組根據收集到的證據進行分析和討論，得出結論。對于比較氧氣含量的實驗，根據燃著的木條在呼出氣體中熄滅的現象，可以得出呼出氣體中氧氣含量比吸入空氣中氧氣含量低的結論；對于比較二氧化碳含量的實驗，根據盛有呼出氣體的集氣瓶中澄清石灰水變渾濁程度更明顯的現象，可以得出呼出氣體中二氧化碳含量比吸入空氣中二氧化碳含量高的結論；對于比較水蒸氣含量的實驗，根據對著呼氣的玻璃片上出現水霧的現象，可以得出呼出氣體中水蒸氣含量比吸入空氣中水蒸氣含量高的結論。7.反思與評價實驗結束后，各小組對整個探究過程進行反思和評價。討論實驗過程中遇到的問題，如收集呼出氣體時是否收集滿了，實驗現象是否準確等。教師組織各小組進行交流和分享，引導學生總結經驗教訓，進一步提高科學探究能力。設計意圖：通過人體吸入和呼出氣體的探究實驗，讓學生再次體驗科學探究的過程，加深對科學探究方法的理解和運用，培養學生的實踐能力和創新思維，同時讓學生了解人體呼吸過程中的化學變化。環節六：隨堂練習（3分鐘）教師出示以下練習題，讓學生進行課堂練習：1.下列實驗操作中，正確的是（）A.用嘴吹滅酒精燈B.用天平稱量藥品時，藥品放在右盤C.給試管里的液體加熱時，試管口不要對著自己或他人D.把塊狀固體藥品放入試管時，應先將試管豎直，再將藥品放入2.在“對蠟燭及其燃燒的探究”實驗中，下列說法錯誤的是（）A.蠟燭燃燒時，火焰分為三層，外焰溫度最高B.蠟燭燃燒生成了二氧化碳和水，說明蠟燭中一定含有碳、氫、氧三種元素C.蠟燭熄滅后，有一縷白煙產生，白煙可能是石蠟的固體小顆粒D.用火柴點燃剛熄滅蠟燭時產生的白煙，蠟燭能重新燃燒3.某同學對人體吸入的空氣和呼出的氣體進行了探究，以下是他的部分實驗報告，請你幫他完成。實驗步驟：（1）取兩個相同的集氣瓶，用排水法收集兩瓶呼出的氣體，另取兩個相同的集氣瓶，收集兩瓶空氣。（2）將燃著的木條分別伸入盛有空氣和呼出氣體的集氣瓶中。（3）向盛有空氣和呼出氣體的集氣瓶中分別滴入相同滴數的澄清石灰水，振蕩。（4）取兩塊干燥的玻璃片，一塊放在空氣中，另一塊對著呼氣。實驗現象：（1）燃著的木條在空氣中__________，在呼出氣體中__________。（2）盛有空氣的集氣瓶中澄清石灰水__________，盛有呼出氣體的集氣瓶中澄清石灰水__________。（3）放在空氣中的玻璃片__________，對著呼氣的玻璃片__________。實驗結論：（1）呼出氣體中氧氣含量比吸入空氣中氧氣含量__________。（2）呼出氣體中二氧化碳含量比吸入空氣中二氧化碳含量__________。（3）呼出氣體中水蒸氣含量比吸入空氣中水蒸氣含量__________。教師巡視指導，及時糾正學生的錯誤，對于學生普遍存在的問題進行集中講解。設計意圖：通過課堂練習，及時鞏固學生所學的化學實驗基本操作知識和科學探究的方法，檢驗學生對本節課內容的掌握情況，發現學生存在的問題并及時解決。環節七：課堂總結（2分鐘）教師對本節課的內容進行全面總結：“今天我們學習了化學實驗與科學探究的相關知識。首先，我們了解了化學實驗安全的重要性，認識了常見的危險化學品標志，掌握了常見化學實驗事故的預防和處理方法。然后，我們學習了科學探究的一般方法和步驟，包括提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價。最后，我們通過蠟燭燃燒和人體吸入和呼出氣體的探究實驗，親身體驗了科學探究的過程。希望同學們在今后的學習中，能夠繼續保持對化學的興趣，積極參與化學實驗和科學探究活動，不斷提高自己的化學素養。”設計意圖：幫助學生梳理本節