资源简介

教学基本信息
课题 第三单元 课题1 分子和原子
学科 化学 学段：初中 年级 九年级
相关领域 科学
教材
指导思想与理论依据
苏联心理学家维果茨基提出“最近发展区”理论，他认为，儿童有两种发展水平：一是儿童的现有水平；二是即将达到的发展水平。这两种水平之间的差异，就是“最近发展区”。维果茨基强调教学不能只适应现有水平，而应适应“最近发展区”，通过跨越“最近发展区”而达到新的发展水平。关于分子和原子这一课题的内容，学生的现有水平是:从媒体、科普杂志和书籍上接触过“分子、原子”这些词汇；从初三（近期）物理课上学习了有关分子的知识，如分子在不停地做无规则运动、分子之间存在相互作用力等。在本节课结束时，学生应该达到的发展水平是：学生初步建立“微粒观”。知道宏观物质是由微观粒子构成的客观事实，了解分子的性质，初步认识分子和原子的概念。并在此基础上，能从分子、原子的角度，解释某些简单的宏观现象和问题。从学生的现有水平到发展水平，并不是通过一个环节、一个过程，一步到位的。这个学习过程是多个有近及远、由浅入深的通过不同“最近发展区”的过程，即学生每从一个现有水平达到发展水平时，这个已达到的发展水平就成为下一个过程的现有水平，进而再达到新的发展水平。从学生的现有水平开始，不断地跨越一个个“最近发展区”，最终达到本节课结束时学生应该达到的发展水平。
教学背景分析
【教学内容】本课题的教学内容旨在帮助学生初步建立“微粒观”，共分为四个阶段。第一阶段：承认客观事实：物质确实是由微小的粒子——分子、原子等构成的；第二阶段：认识分子性质：分子的质量和体积都很小、分子总是在不断地运动着、分子间是有间隔的；第三阶段：进一步了解分子、原子概念：分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子；第四阶段：从分子的角度解释一些问题，包括对某些概念的微观理解和对某些宏观现象的原因阐述。这是学生第一次建立宏观和微观的联系，是学生第一次用微观的观点思考宏观现象，是学生容易产生分化的学习内容。上述四个阶段中，第二阶段、第四阶段是教学重点，第三阶段是教学难点。确定第二阶段、第四阶段是教学重点的原因是：学生建立“微粒观”的最终目标是运用分子的性质，能够更科学地认识物质世界，能够从微观的角度解释一些生活中的宏观现象，并且能够从微观角度深化一些概念，如单质、化合物等。由此可见，学习分子的性质、学会运用分子的性质解释问题，应该是本课题的重点。突出重点的方法是：将微观概念的学习建立在宏观实验的基础上，帮助学生将宏观可见的现象与微观难见的粒子建立联系，学生通过对这种联系的想象，在头脑中初步建立微观粒子模型，然后在运用模型去解释宏观现象或理解某些概念，通过这一过程可以培养学生的形象思维能力和抽象思维能力。在突出重点时，运用了2个演示实验，下面对2个演示实验逐一进行分析。实验1“酚酞溶液为什么会变红？”是教材48页的“活动与探究”，如下图所示，这个实验操作不复杂，但是对实验现象的分析具有较大的思维容量。若让学生进行实验探究，会出现两个问题：一是氨水易挥发，多个小组做实验时，挥发到空气中氨气会使B烧杯的酚酞溶液也变红。二是学生会重视实验步骤，但是会忽视实验步骤之间的关系，而对于这个实验来讲，对第一组实验的深入分析是思考第二组实验现象原因的基础。所以能够让学生集中注意力思考是学习的关键，因此这个实验不采用学生探究的方式，而是把实验进行改进，变成问题情境，由教师演示。需要说明的是：教材是运用这一实验推导出分子的性质，即此实验是用于帮助学生建立微观模型的，但是由于学生在物理课上已经学过有关分子的知识，教师只需归纳、整理、总结即可初步建立分子模型，因此在教学设计时，将这个实验的功能进行转变，由建立模型变为应用模型。第一组实验： 第二组实验： 实验2“品红固体在水中溶解”是教材49页的演示实验3-2，即将品红放入冷水中溶解。在教材中这一实验的功能是引入新课。这一实验虽然简单，但是它的现象却可以反映分子的所有性质，因此学生可以通过对这个实验想象的分析，再次应用微观模型，将宏观现象和微观分子性质联系起来。在实际教学设计时，我对这个实验也进行了改进，将品红固体分别放入盛有热水（左）和冷水（右）的烧杯中，如右图所示，这样不仅能够很好地说明不同温度下，分子的运动速率不同，还可以作为第三阶段分子概念引入的情境，使课堂教学环环相扣、步步深入。确定第三阶段是教学难点的原因是：微观粒子是学生难见的，化学反应的微观本质是抽象难懂的。在这种情况下，让学生去理解“分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子”就成为学生学习的难点。突破难点的方法是将情境建立在具体的客观事实基础上，从具体到抽象、从宏观到微观。在突破难点时用了4个具体的客观事实，下面对4个事实逐一分析。第一个事实——水的三态变化。18 g冰在4℃时融化成18 mL水，在1 atm下，将18 mL水加热到100℃，变成3.06×104 mL的水蒸气，体积扩大约1700倍。这个事实说明水分子间隔改变了，水的状态改变了，水的物理性质也改变了。但是水分子没变，水的化学性质没有改变。即单个分子无法保持物质的物理性质，物质的物理性质是分子集体的行为。第二个事实——品红在水中的溶解。无论在热水还是冷水中，品红最终都能完全溶解，成为红色、均一、稳定的液体。这个事实说明品红在水中扩散后，使水的颜色、状态、密度等物理性质发生改变。但是水分子没有改变，品红分子也没有改变，它们的化学性质没有发生变化。以上两个事实说明分子是无法保持物质的物理性质，那么分子能否保持物质的化学性质呢？第三、四个事实——教材52页的两个化学反应（见下）。 图3-12 水分子分解示意图 图3-13 氧化汞分子分解示意图教师提示学生引用这两个反应谈论“分子是保持物质化学性质的最小粒子、原子是化学变化中的最小粒子”，由于是建立在具体反应的基础上，学生的谈论内容就会很具体，因而也变得更容易，但是其结果却帮助学生比较深刻地理解了概念，这种从具体到抽象、从宏观到微观的方法，使教学变得深入浅出，教学难点得到突破。【学生情况】关于分子和原子这一课题的内容，学生的现有知识水平是:从媒体、科普杂志和书籍上接触过“分子、原子”这些词汇；从初三（近期）物理课上学习了有关分子的知识，如分子在不停地做无规则运动、分子之间存在相互作用力等。因此在第一阶段和第二阶段创设问题情境时，就要激活学习所必需的先前经验，这样可以做到温故而知新，承前而启后。尤其是第二阶段的2个演示实验，和学生已有知识经验有一定联系，学生知道一些，但是仅凭已有知识又不能完全解决，此时最能激发学生的认知冲突，最具有启发性，能驱使学生主动积极地、深层次地思考，由此产生的活动也能最大限度的激发学生的主动性。学生的认知水平有三个层次，从低到高依次为图像、动作和符号（语言、文字）。学生对分子和原子的认知水平处于图像阶段，因此在教学过程中创设情境时，要先从图像（第一阶段——图片）开始，然后进入到动作（第二阶段——实验），最后运用语言符号（第三、第四阶段——文字），这样才符合学生的认知规律，使学生的学习由浅入深、循序渐进。为了调动不同学生的积极性，减少学生的分化，采取3项措施：一是在第一阶段描述“奇异旅行”时，多请平时不爱发言和学习有困难的学生，激励他们扮好角色；二是在创设问题情境时思维容量要适中，创设的问题情境要让更多的同学有话可说，要引发学生产生问题；三是要给学生小组谈论的机会，在分小组时要将思维活跃的同学分散，使他们能够成为思维的火花，引发其他同学的想法。【教学方式】学生从现有水平到发展水平之间的过渡状态，可以用以下4个学习阶段进行连接。
阶段 现有水平 过渡状态的学习过程 发展水平
第一阶段 知道“分子、原子”词汇。 给学生描述一个科普故事，一次奇特的旅行。旅程的起点是无限的宇宙，让学生感受它巨大无比的存在；旅程的终点是微小的粒子——分子、原子，让学生感受到分子、原子虽然微小难见，但它们是客观存在的。 知道“分子、原子”客观存在的事实；知道“分子、原子”非常微小。
第二阶段 了解物理课上有关分子的知识。 第一环节——为学生建立一个交流平台，让学生回忆物理课上有关分子的知识，教师从同学们谈论的内容中，归纳、抽取出分子的性质：1．分子总是在不断运动着；2．分子间是有间隔的。这一环节能够使学生温故而知新，自然进入到新课学习之中。第二环节——教师演示2个实验，请学生们观察、总结实验现象，依据实验现象得出结论，并从分子、原子的角度分析产生现象的原因。这一环节建立在学生新旧知识的结合点上，极大地激发了学生的兴趣，使学生主动地参与到学习之中。 了解分子的性质。
第三阶段 了解分子的性质。 第一环节——通过“水的三态变化”、“品红在水中的溶解”让学生建立“分子不能保持物质物理性质”的认识，此时学生自然而然会产生问题：“那么，分子能否保持物质的化学性质呢？”这一环节使学生提出问题，为学生进一步学习产生内驱力，激发了学生的兴趣。第二环节——让学生首先关注到教材上有关分子、原子的概念：“分子是保持物质化学性质的最小粒子”、“ 原子是化学变化中的最小粒子”。然后让学生结合教材上“水的分解反应”和“氧化汞的分解反应”的模型示意图，谈论有关分子、原子的概念。这一环节通过学生谈论，使学生对分子和原子有了进一步具体的认识。帮助学生初步建立“微粒观”。 初步认识分子和原子的概念。
第四阶段 了解分子的性质；初步认识分子、原子概念。 教师精心选择习题、巩固所学知识，使学生初步学会用“微粒观”解释一些简单的宏观现象。 能够从分子、原子的角度，解释某些简单的宏观现象和问题。
【教学手段】 师生朗读、教师演示实验、学生小组讨论、全体交流。【技术准备】实验药品：蒸馏水、氨水、酚酞试液、品红固体；实验仪器：试管2支、小烧杯3个、1000 mL烧杯1个、250 mL烧杯2个、药匙、滴管；教室设备：计算机、投影。
教学目标
1．从“无限宇宙到微小粒子”的奇异旅行，感受“分子、原子”客观存在的事实。2．从回忆所学知识归纳、整理、总结分子的性质，初步建立微观模型，再通过对演示实验1和2的观察、分析与思考，应用微观模型解释实验现象。3．以具体事实为情境，通过小组谈论，进一步了解分子、原子的概念。4．通过练习，能够应用所学知识，从分子角度解释某些宏观现象，说明混合物、纯净物、单质、化合物等概念。 5．通过小组相互评价，促进学生对概念的理解，促进学生与人交往的能力。
教学流程示意
教学阶段 教学过程
教学过程(表格描述)
教学阶段 教师活动 学生活动 设置意图 技术应用 时间安排
新课引入 【引入】今天，我想请几位同学与我一起描述一个与众不同的旅行，一个“上天入地”的旅行。宇宙银河系太阳系地球土壤我一下扎进了土壤，深色的土壤从四面八方向我拥来。它们潮湿而温暖，空气里弥漫着一股浓郁而清新的草木气息。动物细胞DNA分子在我的脚下是大大小小的圆球，它们按照不同的排列组合在一起。我定睛一看，这里有我曾经认识过的元素： 绿色——碳元素 红色——氧元素白色——氢元素它们组合在一起，我看着很陌生，突然我发现了一个熟悉的身影——H2O。水分子水分子见到我，也像见到了久违的老朋友，跟我打开了话匣子：“我们能在这里碰上，真是幸运。因为我们分子、原子的质量和体积都很小，一般人看不见。你像我1个水分子的质量约是3×10-26 kg，有点抽象，只一滴水里就大约有16万亿亿个水分子。但是你们人类的科学家很了不起，他们用扫描隧道显微镜就看到了我们分子和原子的图像，甚至可以移动原子。有了这些先进的仪器，就可以让人们真真切切地知道，物质是由分子、原子等微小粒子构成的。有很多物质像我一样，也是由分子构成的，如CO2、O2、H2、N2、H2O2、酒精、汽油······” 【朗读】老师举起图书，与七位学生依次富有激情地、大声地朗读。第一位学生我的第一站是大得不可思议的宇宙（直径1亿亿千米），那儿非常寒冷，寂静无声，远处闪烁着点点亮光，好像是明亮的手电筒光束中飘摇的雪花。这些点点亮光就是星系，宇宙大约由1000亿个星系组成，我们的银河系就是其中的一个星系。我现在就向一个蜗牛状的星系进发。第二位学生这个漩涡状星系就是银河系。之所以被命名为“银河系”，是因为众多的星星在夜空中闪烁，就像一条明明灭灭流淌着的河一样。从上面观察，螺旋状的支流从突起的中心向四周辐射，其中包含许多年轻而闪亮的恒星。我们的太阳是银河系中一颗处于中年的恒星。第三位学生我快速地向闪烁着金色光芒的太阳系飞去。太阳系包括太阳、八大行星和它们的61颗卫星、彗星、小行星，以及环绕太阳系的气体和尘埃。我向着其中一个蓝白相间的美丽行星进发。第四位学生我来到了美丽的地球，它是太阳系里唯一适合生命生存的星球。我开始向下俯冲，高山像满是褶皱的毛毯，河流蜿蜒曲折，小鸟从我身边飞过，我看到了小的房子，大面积的田地和不规则的森林。第五位学生我感觉自己在变小，不断下坠，在我坠落的下方是一个披着甲壳的昆虫，我前进的速度并没有因此减慢，我紧闭双眼穿越了一个坚韧的几乎无法穿透的障碍物，然后我感觉自己就像是漂浮在浓汤里一样。第六位学生我发现我进入了甲虫的体内，细胞一个接一个地排列在我的周围。像这样的细胞在我们人体内有10万多亿个。在我们的世界，要想看到这些细胞，需要使用50多万倍的显微镜来观察。身处这微小的结构中，我发现周围有很多圆圆的细胞核，我向其中一个游去。第七位学生我一头扎进一个细胞核，眼前的景观让我惊奇。一个个双螺旋结构，就像拧着的麻花，飘荡在我的周围，我真想看清楚一些，我爬上了一个螺旋表面。 水分子 扫描隧道显微镜教材50页 图3-6 用扫描隧道显微镜获得的苯分子的图像教材50页 图3-7 通过移走硅原子构成的文字 用一个奇特的旅程——从无限的宇宙到极小的微观粒子分子、原子，让学生感受到宏观与微观的变化，让学生感受到物质是由肉眼看不到的微观粒子构成的客观事实。 科普读物《宇宙和原子的秘密》[英]特雷弗·戴 尼古拉·哈里斯著张生珍译明天出版社2003年2月第一版 7 min
建立认识 【情境一】1.思考：分子、原子在图示中有什么不同？画一画、认一认2.关于水分子，有下面几句话，请你仔细体会它们的关系，思考如何理解它们？然后谈论一下。1．水是由氢元素和氧元素组成的；2．水是有大量水分子构成的；3．水分子是由氢原子和氧原子构成的；4．1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的。 【思考、讨论、交流】1、两个氧原子、两个氮原子2.一个氧分子，一个氮分子、一个水分子3.两个氧分子、两个水分子学生在交流时，谈论出以下要点：1．水是宏观物质，水分子、氧原子和氢原子是微观粒子；2．宏观物质是由元素（宏观）组成的；宏观物质是由微观粒子构成的；3．分子是由原子构成的，每个分子都是原子按照固定组成构成的。 通过学生的谈论，使学生初步认识宏观物质与分子、原子的关系。 投影幻灯片 4 min
温故知新 【情境二】听说同学们物理课上已经学过分子的性质，谁能说说，并且要用实例或实验加以说明。【归纳提炼】从同学们谈论的内容可以抽取出分子具有2个性质：1．分子总是在不断运动着。 “看到红墨水在水中扩散”、“闻到食物的香味”、“ 敞口容器中的水逐渐减少”都说明分子是在不断运动着的。2．分子间是有间隔的。 分子之间存在作用力（引力和斥力），使分子之间保持一定间隔。由于分子之间有间隔，所以铅片和金片紧压在一起可以互相渗透。【演示实验】老师演示2个实验，请同学们逐一分析，它们体现了分子的哪些性质？实验1第1组实验：第2组实验：【让学生提问】关于这个实验，你有什么问题吗？ 这是一个很有道理的问题！说明虽然分子都在运动，但是不同分子，它们的运动速率是不同的。那么分子的运动速率与什么有关呢？实验2将品红固体分别放入盛有热水（左）和冷水（右）的烧杯中。 【回忆、交流】学生在交流时，谈论出物理课上学过的有关分子的以下知识：1．分子在不停地做无规则运动；实例：（1）红墨水在水中扩散。（2）把磨得很光的铅片和金片紧压在一起，室温下放置5年后再将它们切开，可以看到它们互相渗入约1 mm深。2．分子之间存在引力和斥力。【观察、思考、交流】学生观察、总结实验现象，并依据实验现象分析原因或得出结论。结论：氨遇水不变色。结论：酚酞遇水不变色。由以上两个结论，可以分析“溶液变红”的原因是：氨遇酚酞变红。现象：A烧杯中的酚酞试液变红；B烧杯中的酚酞试液不变。结论：氨水中的氨分子在大烧杯的空间中扩散，遇到酚酞变红。原因：说明分子是在不断地运动着，所以氨分子才能扩散出去。【学生提问】既然分子是在不断运动着的，为什么酚酞变红，而氨水却未变红？现象：在热水中，品红很快扩散； 在冷水中，品红扩散较慢。 最终都成为红色、均一、稳定的液体。结论：1．分子在不停地运动着；2．受热时，分子能量增大，运动速率加快；3．分子之间是有间隔的，使两种分子能够混合均匀。 建立在学生已有物理知识的基础上，通过归纳、总结、完善，帮助学生站在化学学科的角度，认识有关分子的性质，初步建立微观粒子的模型。并且让学生初步从微粒的角度，运用分子的性质，分析具体的实验现象。 投影幻灯片副板书记录学生回答要点；主板书总结归纳分子的性质。 33 min
建议第一节课到此处结束，注意及时进行本课阶段性小结。 1 min
新课学习 【情境三】水的三态变化：18 g冰在4℃时融化成18 mL水，在1 atm下，将18 mL水加热到100℃，变成3.06×104 mL的水蒸气，体积扩大约1700倍。品红在水中的溶解：无论在热水还是冷水中，品红最终都能完全溶解，成为红色、均一、稳定的液体。教材52页有两句关于分子和原子的很重要的话：分子是保持物质化学性质的最小粒子原子是化学变化中的最小粒子以教材52页的两个化学反应（见下）为例进行谈论，怎么理解这两句话？ 【倾听思考】水分子间隔改变了，水的状态改变了，水的物理性质也改变了。但是水分子没变，水的化学性质没有改变。这个实例说明：单个分子无法保持物质的物理性质，物质的物理性质是分子集体的行为。品红在水中扩散后，使水的颜色、状态、密度等物理性质发生改变。但是水分子没有改变，品红分子也没有改变，它们的化学性质没有发生变化。结论：分子不能保持物质的物理性质。【学生提问】分子能不能保持物质的化学性质呢？【思考、讨论、交流】1．从水的分解反应可以看出：在化学变化中，分子拆成原子，原子再重新组合。水分子一旦分解，水的化学性质就不复存在。所以分子是保持物质化学性质的最小粒子。2．从氧化汞的分解反应可以看出：在化学变化中，分子拆成原子，原子没有改变，只是从新组合。所以原子是化学变化中的最小粒子。3．综上分析可知，在化学反应前后，分子的种类和个数可以发生变化，但是原子的种类和个数却始终保持不变。 以具体的宏观事实为问题情境，引发学生思考、提问。结合具体化学反应，通过学生谈论，使学生对分子和原子有了进一步具体的认识。帮助学生初次建立微粒观。 投影幻灯片副板书记录学生回答要点；主板书总结归纳分子的有关概念。 12 min
应用练习 【课堂练习】参考教材54页习题3、4。1．为什么墙内开花墙外香？2．为什么25 m3的石油气在加压的情况下，可装入容积为0.024 m3的钢瓶中？3．“同种原子可以结合成分子，不同种原子不能结合成分子。”这句话对吗？为什么？ 【思考、讨论、交流】1．因为分子是在不断运动着的，所以墙内开花，但香味可以飘到墙外。2．因为分子之间有间隔，而且气体分子的间隔很大，所以很容易被压缩装入钢瓶中。3．不对。以氢、氧原子为例，2个氧原子可以构成1个氧气分子；1个氧原子和2个氢原子可以构成1个水分子。 初步学会用微粒观解释宏观现象的原因，并获得结论。 教材 8 min
课堂小结 今天我们做了一次奇特的旅行，终点是肉眼难见的微观世界，这是我们第一次与微观世界亲密接触，初次感受宏观与微观、现象与本质的关系。今天它只是一个开始，今后我们还会追随着：带着深度近视眼镜的英国物理学家——道尔顿来自新西兰农村的大个子，富有传奇色彩的科学巨擘——卢瑟福世界闻名的剑桥大学卡文迪许实验室的第三任主任，卢瑟福的恩师——汤姆逊著名的“哥本哈根学派”领袖，历史上最具有影响力的丹麦原子物理学家——波尔 去探索原子的奥秘！ 道尔顿 卢瑟福 汤姆逊 玻尔 激发学生的学习欲望，为学生进一步认识微观粒子，发展微粒观打下基础。 投影幻灯片 1 min
课堂评价 19 min
对第一组实验的改进：
改进后的实验，引入对比的方法，扩大了问题情境的思维容量，要求学生的思维过程更加具有逻辑性，使学生的分析过程更加严密，所得结论更加确切。
新课引入
教师与学生共同完成科普故事，描述一个从宇宙到原子的旅行
建立认识
学生通过画一画、认一认的环节感受分子、原子是客观存在的微小粒子
温故知新
学生回忆物理上有关分子的知识，教师归纳、抽取分子的性质
教师演示实验，学生观察现象，从微观角度解释原因
新课学习
教师创设情境，让学生建立“分子不能保持物质物理性质”的认识，引发学生提出问题：“分子能否保持物质的化学性质呢？”
学生结合“水的分解反应”、“氧化汞的分解反应”模型示意图，谈论如何理解“分子是保持物质化学性质的最小粒子”、“原子是化学变化中的最小粒子”这两句话。
应用练习
学生应用有关分子、原子的知识，解释一些简单的宏观现象
课堂小结
激发学生对微观世界探索的欲望
第一阶段
第二阶段
第三阶段
第四阶段
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