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[“涉及氣壓變化的若干化學實驗”教學案例]化學實驗中平衡氣壓是什么意思

來源:心情日記 時間:2019-05-29 點擊: 推薦訪問: 化學實驗 教學案例 氣壓

  摘要:以氣壓變化為主線,歸納出影響氣壓變化的三種因素、檢查裝置氣密性的一般思路和“隨開隨關”氣體發生裝置的原理;通過小組合作,動手做檢查裝置氣密性實驗,增進對科學探究的體驗,提高動手操作能力,發展學習化學的興趣;通過對“隨開隨關”氣體發生裝置創新設計,逐漸形成勤于思考的科學品質;通過運用所學知識在新情境或新實驗中解決化學問題,綜合素養得到提升。在平等的師生互動中創設了三維目標整體達成的有效實驗復習課堂。
  關鍵詞:氣壓變化;化學實驗;教學案例;復習課堂
  文章編號:1008-0546(2013)06-0086-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
  一、案例背景
  有些教師復習實驗時無“實驗”,只是對教材實驗逐一講解,同時進行較多的實驗專項習題訓練,導致學生只會背誦實驗、害怕實驗,這樣學生的動手操作能力、運用實驗解決實際問題的能力和綜合素質得不到提高。為體現新課程理念,使三維目標整體達成,提高復習課效率,針對學生基礎較好的學情,作者設計了“涉及氣壓變化的若干化學實驗”這一實驗專題復習課,嘗試通過教師的引導,喚醒學生以已有的氣體壓強有關知識為主線歸納、探究、創新和運用,來達成本節課的教學目標。本節課的教學目標是:能說出氣壓變化導致的實驗現象,能歸納出影響氣壓變化的三種因素,能歸納出檢查簡單裝置氣密性的一般思路并學會實驗操作,能歸納出“隨開隨關”氣體發生裝置的原理并能設計出“隨開隨關”氣體發生裝置;通過解釋和設計“噴泉”實驗,學會運用所學知識在新情境或新實驗中解決化學問題。通過以氣壓變化為主線初步學習運用歸納、比較、分類等方法對獲取的信息進行加工;通過小組合作,動手實驗,增進對科學探究的體驗,發展學習化學的興趣,逐漸形成勤于思考的科學品質。
  二、情景描述及評析
  1. 積極思考,善歸納
  師生共析:學生吹氣球,教師在裝有稀鹽酸的可樂瓶上套一個裝有小蘇打的氣球,兩種藥品混合后氣球鼓起。做完這兩個實驗后,學生在教師引導下很快領會了本節課的主線——氣壓變化。
  師:今天我們一起來研究“涉及氣壓變化的若干化學實驗”。
  師板書:涉及氣壓變化的若干化學實驗
  師:某同學按照老師的要求歸納出下列實驗存在明顯的氣壓變化,你覺得他的歸納對嗎?
  生:圖3實驗中沒有明顯的氣壓變化。
  師:下列實驗按照最終裝置內氣壓變大或變小,可以分為兩類,如何分類?為什么?
  生1:圖5、圖6實驗最終裝置內壓強變小。圖5實驗是因為紅磷燃燒消耗氧氣,氣體減少導致氣壓變小,圖6實驗是因為二氧化碳溶于水,氣體減少導致氣壓變小。
  生2:圖4、圖7實驗最終裝置內壓強變大。圖4實驗是溫度升高導致氣壓變大,圖7實驗是因為產生氫氣,氣體增多導致氣壓變大。
  師:回憶、比較上述實驗的實驗現象,你能總結出氣壓變化而引起物體“運動”的方向一般朝著氣壓“大”還是“小”的方向?
  生:朝著氣壓小的方向。
  師:向圖8長頸漏斗中注水,浸沒長頸漏斗下端管口后繼續注水,出現圖9現象。從圖8到圖9的過程中,錐形瓶中的氣壓如何變化呢?
  生:氣壓變大了。
  師:什么原因讓注水后圖9裝置內的氣壓變大了呢?
  生:注水導致錐形瓶內氣體體積變小,從而導致氣壓變大了。
  師:分析以上實驗,你能總結出影響氣壓變化的因素有哪些嗎?
  生:影響氣壓變化的因素有:溫度、氣體的體積和氣體的量。
 ?。ㄔu析:首先通過吹氣球創設情境,引入新課,引導學生聯想與壓強有關的化學問題,然后設置階梯性的問題,層層深入,引導學生積極思考,歸納出影響氣壓變化的因素有溫度、氣體的體積和氣體的量,為學生在新情境下設計實驗、解決實驗問題奠定了基礎。)
  2. 動手實驗,樂探究
  師生互動:教師引導學生說出圖10、圖11兩種裝置氣密性檢查的具體操作。
  師:比較兩種操作方法,第一步都是將管口“封住”,為什么?
  生:形成密封裝置體系。
  師:比較兩種操作方法,“手握”和“注水”分別改變了裝置內什么?
  生1:“手握”改變了裝置內的溫度。
  生2:“注水”改變了裝置內氣體的體積。
  師:最終都是改變了什么呢?
  生:改變了裝置內的氣壓。
  師:通過剛才的對比、分析,請總結出檢查裝置氣密性的一般思路。
  生:(1)使裝置密封;(2)改變密封裝置中的氣壓;(3)觀察因氣壓改變而產生的現象。
  師:剛才的學習過程展示了同學們良好的思維能力,下面有個機會讓同學們展示自己的動手實踐能力。干燥管(如圖12)在實驗中有廣泛的用途,在使用前要檢查該裝置的氣密性,利用實驗籃中的儀器(止水夾、注射器和裝滿水的燒杯),你能找出多少種圖12檢查該裝置氣密性的方法?邊動手實驗邊思考。
  生:相互合作,積極思考,動手實驗,填寫報告。
  師:你們找到多少種方法呢?
  生1(邊做邊講):塞緊橡皮塞,將干燥管末端浸沒水中,打開止水夾緩緩抽氣,使干燥管上升一段水柱,關閉止水夾,干燥管內液面高于燒杯內液面,夾住止水夾,從水中提起干燥管,水不能滴下,則說明氣密性良好。
  生2(邊做邊講):塞緊橡皮塞,用止水夾夾緊橡膠管,將干燥管部分伸入盛水的燒杯中,干燥管內液面低于燒杯內液面,且一段時間液面差不變,則說明氣密性良好。
  生3(邊做邊講):塞緊橡皮塞,用止水夾夾緊橡膠管,將干燥管末端浸沒在水中,用手捂住干燥管,如果干燥管末端產生氣泡,松開手,水又進入干燥管一段距離且一段時間保持不變,則說明氣密性良好。   生4(邊做邊講):塞緊橡皮塞,將干燥管末端浸沒水中,打開止水夾緩緩抽氣,使干燥管上升一段水柱,關閉止水夾,干燥管內液面高于燒杯內液面,且一段時間液面差不變,則說明氣密性良好。
  生5(邊做邊講):塞緊橡皮塞,將干燥管末端浸沒在水中,打開止水夾緩緩充氣,干燥管內液面下降,過一會兒干燥管末端又產生氣泡,則說明氣密性良好。
 ?。ㄔu析:首先通過兩種典型實驗裝置的對比、分析,引導學生歸納出檢查裝置氣密性的一般思路。然后設計了開放性學生實驗“檢查圖12裝置的氣密性”,學生通過小組合作,設計檢查圖12裝置的氣密性的實驗方案并動手實驗,根據自己不同的發現一起交流、反思,得出相應的正確結論。學生親自實踐體驗,既加深了對所學化學知識的理解,鞏固化學實驗基本操作要領,養成良好實驗習慣,又拓展了學生思維,得到很多課本和試題上無法得到的知識。和諧的師生互動、生生互動,創設了快樂的課堂氣氛,使問題在愉悅中得以順利解決,大大提高了復習效率。)
  3. 勇于設計,敢創新
  師:請看圖13裝置,在燒杯中裝入稀鹽酸,干燥管底部放上銅網,銅網上放上大理石,該裝置有何用途?
  生:可用來實驗室制取二氧化碳。
  師:該裝置在制取氣體時有何優點?
  生:可以控制反應的發生和停止。
  師:演示圖14~17裝置的flash動畫。
  生:觀看動畫,積極思考。
  師:這幾種可以控制反應發生和停止的氣體發生裝置,利用的原理相同嗎?
  生:不同,圖17沒有利用氣壓的變化。
  師:其余裝置是如何控制反應的發生和停止的?
  師生共析:歸納出“隨開隨關”的氣體發生裝置的原理是利用裝置內氣壓的變化,使反應物接觸或分離。
  師:利用下列儀器或用品,你能組裝一套“隨開隨關”的氣體發生裝置嗎?請把你的創意畫在學案的虛線范圍內。
  生:積極思考,動手實踐,設計裝置。
  師:請一位設計好裝置的同學,上講臺利用flash動畫向大家展示他的創新設計。
  生:走上講臺,在flash動畫上拖動上述儀器,組裝出如圖19的實驗裝置。
  師:請為大家解釋一下,如何控制反應的發生和停止。
  生:燒杯中放入稀鹽酸,固體藥品放在銅塊上。打開止水夾,鹽酸進入玻璃管和鋅粒接觸,反應發生;關閉彈簧夾,管內氣壓變大,鹽酸被壓回到燒杯中和鋅粒分離,反應停止。
  師:大家說,他的創意怎么樣?
  生(鼓掌):非常有創意。
 ?。ㄔu析:通過在圖13裝置中加入大理石和鹽酸,引導學生推理出該裝置的優點,很自然地過渡到探究“隨開隨關”的氣體發生裝置的原理,教師通過對圖14~17裝置的Flash動畫演示,生動形象的直觀教學,學生順利歸納出伴隨氣壓變化的“隨開隨關”的氣體發生裝置的共同原理。最后設計一個“隨開隨關”的氣體發生創新實驗裝置,由一位學生到講臺在flash動畫上拖動搭建該裝置后表達出來,其余學生在學案上畫。整個過程自然流暢,創設問題情境因勢利導、層層推進,不斷啟發學生積極思維,學生在自由、輕松的氛圍中敢于設計,勇于創新。)
  4. 綜合考慮,會運用
  師投影:已知常溫下常壓下,1體積水大約能夠溶解700體積的氨氣(NH3)。
  師:按圖20裝置演示“噴泉”實驗。
  生:看到紅色噴泉,驚呼,鼓掌!
  師:為什么會產生如此奇妙的現象呢?誰能解釋一下。
  生:氨氣溶于水中,導致裝置內氣壓減小,外界大氣壓將水壓入燒瓶中。
  師:若將氨氣換成我們較熟悉的二氧化碳如圖21,難以形成噴泉,試分析其原因(已知:常溫下常壓下,1體積水大約能夠溶解1體積的二氧化碳)。如果要使該裝置也能形成噴泉(在不改變氣體成分的前提下),你認為要采取什么措施?
  生:水溶解的二氧化碳較少,產生的壓強差不足以形成“噴泉”,應該將膠頭滴管中的水換成濃氫氧化鈉溶液。
  師:若沒有膠頭滴管,如何引發實驗、形成噴泉?裝置如圖22所示。
  師生共析:可以用熱毛巾或冰袋“捂住”燒瓶,引發實驗。
  師生共振:教師引導學生從知識和方法兩方面進行歸納總結。
  師:相信同學們通過今天這節課的學習,已經了解了以氣壓改變為主線,歸納解決化學實驗中有關問題的方法,今天的作業是查閱你的文本資料或上網收索,歸納其它和氣壓改變相關的化學實驗問題,下一節課來交流。
 ?。ㄔu析:教師首先用圖20裝置成功演示了美麗的噴泉實驗,學生的驚呼聲、掌聲顯示出學生對化學實驗的濃厚興趣,然后教師又依托圖21、圖22實驗,設置思維層次逐漸提高的問題,在分析與解決問題的過程中,學生的綜合素養得到了提高。)
  三、課后反思
  1. 平等交流,主動學習
  和學生平等的交流大大調動了學生的學習熱情,吹氣球、噴泉實驗等趣味演示實驗和檢查“干燥管”裝置氣密性的學生分組實驗大大提高了學生學習化學的興趣,整節課學生踴躍發言、驚呼、鼓掌,氣氛熱烈,學習主動性很強。
  2. 精心設計,有效達成
  本節課通過精心設計教學環節,引導學生以氣壓變化為主線,歸納出影響氣壓變化的三種因素、檢查簡單裝置氣密性的一般思路和“隨開隨關”氣體發生裝置的原理,通過設計小組合作、動手實驗、創新實驗和運用所學知識在新情境或新實驗中解決化學問題等,使學生的綜合素養得到提升,很好地體現了新課程理念,三維目標有效達成。
  3. 關注差異,全體發展
  在做檢查裝置氣密性實驗、設計“隨開隨關”氣體發生裝置以及沒有膠頭滴管怎樣引發噴泉等教學環節中,個別基礎較弱的學生思考和探究的時間還不夠,在今后的教學中還應給予學困生更多關注,使全體學生得到全面發展。
  參考文獻
  [1] 教育部. 義務教育化學課程標準(2011年版)[S]. 北京:北京師范大學出版社,2011

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