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第4课《空气的成分》教案
一、教学核心素养目标
1.科学观念目标：知道空气是由氮气、氧气、二氧化碳等多种气体组成的混合物，了解各主要成分的体积分数，明确氧气支持燃烧、供给呼吸、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质，了解碳中和的基本含义。
2.科学思维目标：能基于实验现象推理空气的成分，结合史料和实验证据分析氧气、氮气的性质差异，运用对比、归纳的方法总结实验结论，培养逻辑推理和科学分析的思维能力。
3.探究实践目标：能规范观察蜡烛燃烧、红磷燃烧测定氧气含量的实验现象，理解实验原理，学会分析实验现象与空气成分的关系，能简单撰写实验分析报告，提升实验探究和分析能力。
4.态度责任目标：了解科学家探究空气成分的历程，感受科学探究的严谨性，遵守实验安全规范，认识空气的重要性和保护空气的意义，树立碳中和意识和环保责任感，乐于参与小组合作探究。
二、教学重难点
1.教学重点：探究空气的主要成分（氮气、氧气），掌握氧气、二氧化碳的基本性质，了解空气中各主要成分的体积分数。
2.教学难点：理解红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理，能结合实验现象推理空气成分，区分缓慢氧化（铁生锈）和剧烈氧化（燃烧），理解碳中和的意义。
三、教学准备
1.教师准备：课件（包含生活中与空气相关的场景、实验步骤、实验装置图、科学家探究史料、碳中和相关资料）、蜡烛、广口瓶2个、澄清石灰水、红磷、集气瓶、橡胶塞、酒精灯、燃烧匙、塑料导管、止水夹、水、烧杯、实验记录表模板、板书贴纸、空气成分样品（模拟）。
2.学生准备：每组1套简易实验材料（蜡烛、广口瓶、澄清石灰水、滴管）、实验记录单、笔记本、铅笔；提前预习教材中实验步骤和科学家探究空气成分的内容，观察生活中与氧气、二氧化碳相关的现象（如燃烧、呼吸）。
四、教学过程（40分钟）
（一）问题与猜想（5分钟）
1.情境导入：回顾上节课内容，提问：“上节课我们知道铁生锈是铁和空气中的氧气、水共同作用的缓慢氧化现象，那关于空气中的氧气，大家还知道些什么？”
2.引发思考：引导学生结合生活经验发言，如“我们呼吸需要氧气，呼出二氧化碳”“蜡烛燃烧需要氧气，没有氧气就会熄灭”，教师进一步追问：“物体燃烧会放出二氧化碳吗？空气中除了氧气，还有其他气体吗？”
3.提出猜想：结合学生发言，引导学生提出合理猜想，教师板书核心猜想：①空气中除了氧气，还有其他气体；②蜡烛燃烧会产生二氧化碳；③空气中的气体有不同的性质（有的支持燃烧，有的不支持）。
4.过渡：“这些猜想是否正确？今天我们就通过实验探究、查阅史料，一起揭开空气成分的神秘面纱。”
（二）探究与结论（20分钟）
本环节围绕“探究空气成分”展开，通过两个核心实验、结合科学家史料，引导学生观察现象、分析结论，落实教学重点，突破教学难点。
1.实验一：蜡烛燃烧与二氧化碳检验（7分钟）
（1）实验引导：“我们先通过实验验证‘蜡烛燃烧是否会产生二氧化碳’，结合教材实验步骤，大家分组完成实验。”
（2）安全提示：强调注入澄清石灰水时动作缓慢，避免溅出；蜡烛燃烧时远离易燃物品，实验后及时熄灭蜡烛。
（3）分组实验：学生按照步骤操作：①将燃烧的蜡烛放入①号广口瓶；②蜡烛熄灭后，注入澄清石灰水并摇晃；③向②号空广口瓶注入澄清石灰水并摇晃，观察并记录实验现象。
（4）现象与分析：引导学生分享实验现象（①号瓶蜡烛熄灭，石灰水变浑浊；②号瓶石灰水澄清），提问：“蜡烛熄灭说明什么？①号瓶石灰水变浑浊，证明了什么？②号瓶的作用是什么？”
（5）小结：蜡烛燃烧消耗了空气中的氧气，产生了二氧化碳；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；②号瓶作为对照，排除空气本身使石灰水变浑浊的可能。
2.实验二：红磷燃烧测定空气中氧气含量（7分钟）
（1）实验铺垫：“蜡烛燃烧实验证明了空气中有氧气，那氧气在空气中占多少体积呢？我们通过红磷燃烧实验来探究。”结合课件展示实验装置、原理和步骤，讲解实验关键：装置密封、红磷足量、冷却后打开止水夹。
（2）教师演示：考虑到红磷的安全性，由教师进行演示实验，学生认真观察实验现象（红磷燃烧产生大量白烟、冷却后水进入集气瓶约占1/5体积），填写实验记录单。
（3）原理分析：引导学生思考：“红磷燃烧为什么能测定氧气含量？水进入集气瓶的体积为什么约占1/5？”结合教材小贴士，明确实验原理：红磷燃烧消耗氧气，生成固体五氧化二磷，使瓶内气压减小，外界大气压将水压入瓶内，进入水的体积即为氧气的体积。
3.结合史料，完善结论（6分钟）
（1）史料分享：结合课件讲解科学家探究空气成分的历程——普里斯特利发现氧气，拉瓦锡通过汞加热实验测定氧气和氮气的体积比例，引导学生感受科学探究的严谨性。
（2）总结空气成分：结合实验和史料，明确结论：空气是一种混合物，干燥的空气中，氮气约占78%，氧气约占21%，二氧化碳约占0.03%，其余1%为其他气体；氧气能支持燃烧、供给呼吸，氮气既不能支持燃烧，也不能供给呼吸。
（3）补充说明：区分缓慢氧化（铁生锈、呼吸）和剧烈氧化（燃烧），强调两者都是氧化反应，只是反应快慢不同；补充碳元素氧化生成二氧化碳的知识点，呼应实验现象。
（三）反思与评价（5分钟）
1.实验反思：引导学生回顾两个实验过程，提问：“蜡烛燃烧实验中，若①号广口瓶没有密封，会出现什么现象？红磷燃烧实验中，红磷不足或未冷却就打开止水夹，会影响实验结果吗？为什么？”
2.小组互评：每组结合实验记录，讨论“实验操作是否规范”“实验现象记录是否准确”“对实验原理的理解是否正确”，相互提出改进建议（如“红磷燃烧实验要确保装置密封，避免漏气”）。
3.教师评价：肯定学生的探究热情和观察能力，表扬实验记录认真、积极思考的小组；针对实验中出现的共性问题（如对照实验的作用理解不透彻、实验原理模糊），进行重点讲解和纠正；强调科学探究要严谨，尊重实验事实，及时反思改进。
4.补充反思：“拉瓦锡的实验为什么能得出准确结论？我们的实验与他的实验相比，有哪些不足？”引导学生体会规范实验和长期观察的重要性。
（四）应用与迁移（5分钟）
1.生活应用：结合教材内容，提问：“生活中，哪些现象能证明空气中含有氧气？哪些现象能证明空气中含有二氧化碳？”引导学生结合生活实例发言（如呼吸、燃烧证明有氧气；澄清石灰水敞口变浑浊证明有二氧化碳）。
2.迁移拓展：提问：“为什么绿色植物能助力实现碳中和？我们在生活中能做哪些事，帮助减少二氧化碳排放、保护空气？”引导学生结合碳中和的含义，提出具体做法（如植树造林、节约用电、绿色出行）。
3.实践任务：布置小组任务：“回家后，观察家里的燃烧现象（如蜡烛、煤气灶），记录现象并分析与空气成分的关系；搜集1个关于碳中和的小知识，下节课分享。”
（五）阅读与新知（5分钟）
1.自主阅读：学生阅读教材中“科学家探究空气成分”“碳中和”“实验注意事项”相关内容，补充完善自己的笔记，回顾本节课核心知识点（空气成分、实验原理、气体性质）。
2.新知拓展：教师补充实验注意事项，强调红磷的安全性（易燃、燃烧产物有毒），提醒学生保管和使用时注意安全；进一步讲解碳中和的意义，引导学生树立环保意识，认识到保护空气就是保护人类自身。
3.课堂小结：师生共同梳理本节课重点：通过实验和史料，我们知道空气是混合物，主要成分是氮气和氧气，掌握了氧气、二氧化碳的基本性质，了解了科学家探究空气成分的历程和碳中和的意义；强调“科学源于探究，用于生活”，鼓励学生课后继续探究空气相关的奥秘。
五、板书设计
4.空气的成分
一、问题与猜想
1.空气中除了氧气，还有其他气体吗？
2.蜡烛燃烧会产生二氧化碳吗？
猜想：空气中有多种气体；蜡烛燃烧产生二氧化碳
二、探究实验
实验1：蜡烛燃烧与二氧化碳检验
现象：①号瓶蜡烛熄灭，石灰水变浑浊；②号瓶石灰水澄清
结论：蜡烛燃烧消耗氧气，产生二氧化碳；CO 能使澄清石灰水变浑浊
实验2：红磷燃烧测定氧气含量
现象：红磷燃烧产生大量白烟，水进入集气瓶约1/5体积
原理：红磷燃烧消耗O ，生成固体，瓶内气压减小
三、科学史料
普里斯特利：发现氧气；拉瓦锡：测定O （1/5）、N （4/5）
四、实验结论
1.空气是混合物
2.干燥空气体积分数：N 约78%、O 约21%、CO 约0.03%、其他1%
3.性质：O 支持燃烧、供给呼吸；N 不支持燃烧、不供给呼吸
4.氧化反应：剧烈（燃烧）、缓慢（铁生锈、呼吸）
五、应用与新知
1.碳中和：CO 排放量=吸收量，维持大气稳定
2.环保行动：植树造林、节约用电、绿色出行
六、科学态度：严谨实验、乐于探究、尊重事实、爱护空气
21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页（共2页）
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