资源简介

质量守恒定律（第1课时）
1、 教学背景分析
【教材分析】质量守恒定律是初中学生接触的第一个化学定律，并且贯穿于中学的化学学习之中，有着举足轻重的地位。从该内容的位置来看，它在整个初中教材上起承上启下的作用：该内容一方面是对前面元素，原子结构、分子、原子，物质的化学变化等知识的升华，另一方面，本节课的内容又为化学反应的表示以及利用化学方程式的计算打基础，同时，以探究实验的形式授课，也体现了化学是以实验为基础的学科，此外，将以前的定性分析转变为定量分析，体现化学严密的思想。
【学情分析】根据学生的年龄特点，初三的学生对化学的学习还处于启蒙阶段，因此，需要营造活跃的课堂气氛，激发学生的学习兴趣。将化学与生物学科相联系，用已学过的其他学科的知识解决化学中的问题，给以学生各个学科都是相通的思想。同时，整个实验探究的过程即是质量守恒定律的发现过程，学生在模拟的发现之旅中得出质量守恒定律，给以学生充足的鼓励与自信，对于培养学生的敢于质疑、开拓创新的科学精神和严谨的科学态度很有帮助，此外，也有利于学生逐步形成终身学习的意识。从生活中事例受启发，解决问题，让学生体会到化学就在我们身边。
在知识与技能方面，学生已经对化学反应的定义有了深刻的了解。学生也已具备一些基本实验操作的能力，但是对探究实验的过程和方法还不是很清楚，分析问题，解决问题的能力有待提高。
2、 教学设计方案
【教学目标】
知识与技能：
认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系
体验科学探究的一般方法及步骤
过程与方法：
认识到科学探究实验对于学习的重要性
提高分析和解决问题的能力
情感、态度与价值观：
体验学习的乐趣
培养敢于质疑、开拓创新的精神和严谨的科学态度。
【教学重点及难点】
重点：通过实验探究认识质量守恒定律
难点：探究实验方案的设计
【教学方法】实验探究法
三、教学程序设计
【教学设计思路】
以生物学科的“生态系统物质循环”引出“化学反应质量是否相等”的问题，通过波义尔实验方案的简述以及得出的“质量不等”的结论，分析结论的可靠性，提出假设，培养学生敢于质疑的精神。通过对波义尔实验方案漏洞的分析，从生活中事例找灵感，改进实验探究方案进行实验，分析得出结论，提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。继续化学史中罗蒙诺索夫和拉瓦锡的实验，得出了同样的结论，发现了“质量守恒定律”，前后呼应。这与本节课的实验思路不谋而合，让学生亲身体验科学发现之旅，增强学生的自信心，逐步形成终身学习的意识。
【教学过程设计】
教学环节 教 师 活 动 学生活动 设计意图
情景引入 同学们，在生物课上我们学习过：在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。生物上将这个过程称作生态系统的物质循环。在整个生物圈里，物质不管进行怎么的变化，他们的质量都没有发生变化。现在，我们将目光聚焦到化学反应中来，化学反应前后，反应物与生成物的质量是否也是相等的呢？其实，早在三百多年前，化学家们就对化学反应进行了定量研究。1673年，有一位名叫波义尔的英国化学家就做了这样的实验：他在一个密闭的玻璃容器中燃烧金属，反应后得到了金属灰，他打开容器盖称量金属灰的质量，结果发现比原金属的质量增加了。在进行多次实验都是这样的结果后，他得出结论：化学反应前后，反应物的质量不等于生成物的质量。 聆听思考聆听 从学习过的生物知识入手，将化学与其他学科相联系，运用类比的思想引出本节课的主题。讲述波义尔进行实验的步骤及得到的结论，为后来的方案分析做铺垫。
提出问题、进行猜想 那么，我想问一下同学们，你们对波义尔的结论是否认同？我听到有同学说认同，有同学说不认同。我想问一下说不认同的同学，你们不认同的原因是什么？ 这位同学认为，波义尔虽然是在密闭装置中进行实验，但是称量时又把容器盖打开，他先后称量的是反应前金属的质量，和反应后金属灰的质量。这个方案可能有些不妥之处。 回答：认同或不认同。回答：波义尔的实验，反应过程是密闭的，称量时是打开的，我觉得这个地方有可能导致实验结果不对。 在前面对波义尔实验进行讲述之后，学生从中找出疑问点，提出问题，培养学生敢于质疑的精神。
现在，让我们回想一下前面学过的一个反应。铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成一种叫做四氧化三铁的黑色物质。在这个反应中，反应物是铁和氧气，生成物是四氧化三铁。我们将这个反应与波义尔的实验作比较。波义尔也是燃烧一种金属，反应后生成了金属灰。同学们猜测一下，参加反应的是不是只有金属？很好！金属在空气中燃烧，空气中的主要成分是氮气，但是氮气性质稳定，不易与其他物质发生反应。除了氮气以外，空气中含量最高的就是氧气了，我们知道，氧气有助燃性，所以参加反应很可能是氧气，但是波义尔有没有称量参加反应的氧气的质量？很好，没有。他先称量了金属的质量，又称了反应后金属灰的质量，他将这两者的质量进行比较，却忽略了同样参加反应的氧气的质量，所以得到的“反应前后质量不等”的结论是不科学的。那么，同学们猜想一下，化学反应前后，反应物与生成物的质量究竟存在什么样的关系呢？我听到有同学猜想：化学反应前后，反应物与生成物的质量相等；也有同学猜想：质量不相等。但是要想证实猜想是否正确，仍需要实验进行论证。 “实践是检验真理的唯一标准”。【板书】猜想：M反=M生 / M反≠M生 思考 在老师的引导下，回想以前学习过的铁在氧气燃烧的实验，结合波义尔的实验，进行问题的分析。回答：不是，应该还有氧气。回答：没有。提出猜想：M反=M生或M反≠M生 与以前学过的实验相结合，既起到了对学生思路的启发，也是对以前所学知识的巩固复习。通过问题的提出，层层递进，让学生对波义尔实验存在的漏洞进行分析，提高学生分析问题的能力。培养学生“实践是检验真理的唯一标准”的意识，提高学生的实验意识。
制定实验方案 我们刚才分析了波义尔实验探究思路存在的漏洞：将反应前后固体的质量进行比较，但没有将参加反应的氧气的质量计算在内。那么针对这一问题，我们可以采取什么措施解决呢？下面请同学们分小组讨论，得出你们的解决方案。同学们可以与生活相联系，从生活事例中寻找灵感。非常好，看来这个小组的同学善于观察生活，他们从生活中煮鸡蛋的例子出发：煮鸡蛋是化学变化，他们认为化学反应的发生是在由鸡蛋壳形成的密闭体系中进行。称量煮前和煮熟后鸡蛋的质量，若质量相等，则说明化学反应前后质量没有改变。但是鸡蛋壳是不是就如我们所想的是密闭的呢？其实，如果我们仔细观察蛋壳的表面，就会发现表面上有很多很小的气孔，这些气孔允许空气通过。正是因为这些气孔的存在，才使得小鸡在快要孵化出来的时候，可以在鸡蛋内正常呼吸。虽然他们举的例子不够严密，但是，他们由此得出的解决思路：比较反应前后，整个密闭体系的质量，由此判断化学反应前后，质量是否改变，这一点是非常值得肯定的！让我们给这组同学以掌声。还有没有其他小组有其他方法？那么，我们就沿着这个思路，也跟随化学家的脚步进行一次科学探究。【板书】制定实验方案 进行实验 思考回答：和波义尔一样，在密闭的容器中反应，但是称量的是反应前后整个装置的质量。就像我们家里面煮鸡蛋，在煮的这个过程中，鸡蛋壳包裹着的里面的蛋清和蛋黄发生化学变化，变成熟鸡蛋里固化后的样子。整个过程都在密闭的鸡蛋壳里进行，没有物质进去，也没有物出来。如果整个鸡蛋煮前和煮熟后质量一样，就说明化学反应前后质量不发生变化。 让同学们分小组讨论，联系生活实际，思考解决办法。再对学生举例进行严密性的分析，拓宽学生知识面，增强学生分析问题、解决问题的能力，培养学生合作学习的意识。
进行实验 老师今天准备的药品是我们熟悉的蜡烛。我们学过：蜡烛可以在空气中燃烧，它与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水。我请一位同学到讲台上来写一下这个反应的文字表达式。【板书】蜡烛+氧气→二氧化碳+水这位同学留步，能和老师一起完成这个实验吗？谢谢这位同学！【演示实验】这个是老师设计的密闭装置，请这位同学给台下的同学描述一下这套装置的构成。很好！外面是一个集气瓶，集气瓶口用橡胶塞塞紧，保证装置气密性良好，橡胶塞中插了一个燃烧匙，燃烧匙中放有一小截蜡烛。老师先将这套装置放到天平的左边，请这位同学观察，天平平了没有？下面，老师就要点燃蜡烛，然后放入集气瓶中反应。请同学们告诉我，这一步的实验关键是什么？ 很好，放入蜡烛要快速，保证蜡烛尽可能的在密闭体系中进行反应，减小实验误差。请同学们仔细观察实验现象。看到了什么？观察到蜡烛一会儿熄灭了。为什么燃烧的蜡烛一会就熄灭了呢？没错。是因为反应生成了二氧化碳，二氧化碳不支持燃烧，所以随着二氧化碳的量不断增多，还有氧气的量不断减少，蜡烛就会熄灭。现在，我们在将反应后的装置放在天平上，请这为同学告诉大家，你看到天平是什么样的状态？天平还是平衡的。说明蜡烛燃烧前后，质量不发生改变。 书写反应的文字表达式：蜡烛+氧气→二氧化碳+水 观察，回答：天平平衡。回答：点燃后要快速放入，否则蜡烛有一部分就在体系外消耗了。回答：蜡烛一会儿熄灭了。回答：蜡烛燃烧生成不支持燃烧的二氧化碳，而二氧化碳密度大于空气，所以随着蜡烛的燃烧，二氧化碳从集气瓶底部不断向上聚集，最后使得蜡烛熄灭。回答：天平还是平衡的。 学生书写反应的文字表达式：巩固以前学过的知识。老师与同学共同完成实验，增强了实验的参与度，也让学生近距离观察实验现象，使实验结果的得出顺理成章。老师边演示边做说明、提问，带着学生一起实验，对学生实验操作的规范性起到了模范作用，同时对学生思维的完善起到了非常重要的作用。
分析得出结论 其实，不仅我们今天蜡烛燃烧的实验如此，其他的实验也是这样的结果，请同学们分组实验，通过P93方案二，同学们来自己感受一下化学反应前后质量的变化。【提问】铁钉与硫酸铜反应前后质量是否发生改变呢。那么我们经过分析，可以得出结论：化学反应前后，反应物质量和生成物质量相等。【板书】分析，得出结论：M反=M生 大量实验证明：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律就叫做质量守恒定律。【板书】质量守恒定律定义：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 分组实验与老师一同总结质量守恒定律。聆听，课下验证。 对实验结果进行分析总结，得出质量守恒定律的定义。让学生对前面提出的煮鸡蛋的问题课下实验，看能否验证质量守恒定律。
迁移应用 请同学们再次分组进行实验5-1,观察天平是否平衡。【演示】实验5-2，比较反应前后的质量。实验5-1和实验5-2中第二次称量的结果与你的预计是否一致？为什么会出现这样的实验结果？ 进行实验讨论 从实验中分析质量守恒定律，并且培养分析实验的能力
理论分析 为什么物质在发生化学反应前后各物质的质量总和相等呢？请同学们尝试从化学反应的微观角度去分析讨论。 分析讨论 培养学生认识事物本质，分析和解决问题的能力。
化学史启发 其实，我们今天实验探究的思路与另一位化学家不谋而合，这位化学家就是俄国的罗蒙诺索夫。他也认为波义尔的实验不严谨，因此，他在1756年的时候又自己做了实验。他把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化，生成白色的氧化锡，但容器和容器里物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变化。他经过反复的实验，都得到同样的结果，于是，他认为在化学变化中物质的质量是守恒的，推翻了波义尔的结论。但是这一发现当时并没有引起科学家的注意，直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得认可。因此，我们可以发现：科学的道路是曲折的，一个规律的确立需要经过多次严谨的实验论证。而我们需要的就是敢于质疑的精神，以及严谨的科学思维和科学态度。我相信，如果我们每一个人都有意识的培养自己的创新意识，那么下一个诺贝尔奖的获得者就是你！ 聆听思考 渗透化学史的教育，前后呼应，让学生了解质量守恒定律的产生过程，重温历史，学习科学家敢于质疑、开拓创新的精神，培养学生严谨的科学态度。
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