“涉及氣壓變化的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)案例

曹力 薛春蘭

（1南京市鼓樓區(qū)寧海中學(xué)分校江蘇南京210036；2南京市鼓樓區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校江蘇南京210009）

“涉及氣壓變化的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)案例

曹力1薛春蘭2

（1南京市鼓樓區(qū)寧海中學(xué)分校江蘇南京210036；2南京市鼓樓區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校江蘇南京210009）

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(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置的原理；通過(guò)小組合作，動(dòng)手做檢查裝置氣密性實(shí)驗(yàn)，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的體驗(yàn)，提高動(dòng)手操作能力，發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；通過(guò)對(duì)“隨開(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置創(chuàng)新設(shè)計(jì)，逐漸形成勤于思考的科學(xué)品質(zhì)；通過(guò)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)在新情境或新實(shí)驗(yàn)中解決化學(xué)問(wèn)題，綜合素養(yǎng)得到提升。在平等的師生互動(dòng)中創(chuàng)設(shè)了三維目標(biāo)整體達(dá)成的有效實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)課堂。

氣壓變化；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)案例；復(fù)習(xí)課堂

一、案例背景

有些教師復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)“實(shí)驗(yàn)”，只是對(duì)教材實(shí)驗(yàn)逐一講解，同時(shí)進(jìn)行較多的實(shí)驗(yàn)專(zhuān)項(xiàng)習(xí)題訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)背誦實(shí)驗(yàn)、害怕實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生的動(dòng)手操作能力、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和綜合素質(zhì)得不到提高。為體現(xiàn)新課程理念，使三維目標(biāo)整體達(dá)成，提高復(fù)習(xí)課效率，針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)較好的學(xué)情，作者設(shè)計(jì)了“涉及氣壓變化的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)”這一實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題復(fù)習(xí)課，嘗試通過(guò)教師的引導(dǎo)，喚醒學(xué)生以已有的氣體壓強(qiáng)有關(guān)知識(shí)為主線歸納、探究、創(chuàng)新和運(yùn)用，來(lái)達(dá)成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是：能說(shuō)出氣壓變化導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能歸納出影響氣壓變化的三種因素，能歸納出檢查簡(jiǎn)單裝置氣密性的一般思路并學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)操作，能歸納出“隨開(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置的原理并能設(shè)計(jì)出“隨開(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置；通過(guò)解釋和設(shè)計(jì)“噴泉”實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)在新情境或新實(shí)驗(yàn)中解決化學(xué)問(wèn)題。通過(guò)以氣壓變化為主線初步學(xué)習(xí)運(yùn)用歸納、比較、分類(lèi)等方法對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工；通過(guò)小組合作，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的體驗(yàn)，發(fā)展學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，逐漸形成勤于思考的科學(xué)品質(zhì)。

二、情景描述及評(píng)析

1.積極思考，善歸納

師生共析：學(xué)生吹氣球，教師在裝有稀鹽酸的可樂(lè)瓶上套一個(gè)裝有小蘇打的氣球，兩種藥品混合后氣球鼓起。做完這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生在教師引導(dǎo)下很快領(lǐng)會(huì)了本節(jié)課的主線——?dú)鈮鹤兓?/p>

師：今天我們一起來(lái)研究“涉及氣壓變化的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)”。

師板書(shū)：涉及氣壓變化的若干化學(xué)實(shí)驗(yàn)

師：某同學(xué)按照老師的要求歸納出下列實(shí)驗(yàn)存在明顯的氣壓變化，你覺(jué)得他的歸納對(duì)嗎？

圖1

圖2

圖3

生：圖3實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有明顯的氣壓變化。

師：下列實(shí)驗(yàn)按照最終裝置內(nèi)氣壓變大或變小，可以分為兩類(lèi)，如何分類(lèi)？為什么？

圖4

圖5

圖6

圖7

生1：圖5、圖6實(shí)驗(yàn)最終裝置內(nèi)壓強(qiáng)變小。圖5實(shí)驗(yàn)是因?yàn)榧t磷燃燒消耗氧氣，氣體減少導(dǎo)致氣壓變小，圖6實(shí)驗(yàn)是因?yàn)槎趸既苡谒?，氣體減少導(dǎo)致氣壓變小。

生2：圖4、圖7實(shí)驗(yàn)最終裝置內(nèi)壓強(qiáng)變大。圖4實(shí)驗(yàn)是溫度升高導(dǎo)致氣壓變大，圖7實(shí)驗(yàn)是因?yàn)楫a(chǎn)生氫氣，氣體增多導(dǎo)致氣壓變大。

師：回憶、比較上述實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你能總結(jié)出氣壓變化而引起物體“運(yùn)動(dòng)”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(zhǎng)頸漏斗中注水，浸沒(méi)長(zhǎng)頸漏斗下端管口后繼續(xù)注水，出現(xiàn)圖9現(xiàn)象。從圖8到圖9的過(guò)程中，錐形瓶中的氣壓如何變化呢？

圖8

圖9

生：氣壓變大了。

師：什么原因讓注水后圖9裝置內(nèi)的氣壓變大了呢？

生：注水導(dǎo)致錐形瓶?jī)?nèi)氣體體積變小，從而導(dǎo)致氣壓變大了。

師：分析以上實(shí)驗(yàn)，你能總結(jié)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。

（評(píng)析：首先通過(guò)吹氣球創(chuàng)設(shè)情境，引入新課，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想與壓強(qiáng)有關(guān)的化學(xué)問(wèn)題，然后設(shè)置階梯性的問(wèn)題，層層深入，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生在新情境下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。）

2.動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，樂(lè)探究

師生互動(dòng)：教師引導(dǎo)學(xué)生說(shuō)出圖10、圖11兩種裝置氣密性檢查的具體操作。

圖10

圖11

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(nèi)什么？

生1：“手握”改變了裝置內(nèi)的溫度。

生2：“注水”改變了裝置內(nèi)氣體的體積。師：最終都是改變了什么呢？生：改變了裝置內(nèi)的氣壓。師：通過(guò)剛才的對(duì)比、分析，請(qǐng)總結(jié)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(chǎn)生的現(xiàn)象。師：剛才的學(xué)習(xí)過(guò)程展示了同學(xué)們良好的思維能力，下面有個(gè)機(jī)會(huì)讓同學(xué)們展示自己的動(dòng)手實(shí)踐能力。干燥管（如圖12）在實(shí)驗(yàn)中有廣泛的用途，在使用前要檢查該裝置的氣密性，利用實(shí)驗(yàn)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(dòng)手實(shí)驗(yàn)邊思考。

圖12

生：相互合作，積極思考，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，填寫(xiě)報(bào)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(méi)水中，打開(kāi)止水夾緩緩抽氣，使干燥管上升一段水柱，關(guān)閉止水夾，干燥管內(nèi)液面高于燒杯內(nèi)液面，夾住止水夾，從水中提起干燥管，水不能滴下，則說(shuō)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(nèi)液面低于燒杯內(nèi)液面，且一段時(shí)間液面差不變，則說(shuō)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(méi)在水中，用手捂住干燥管，如果干燥管末端產(chǎn)生氣泡，松開(kāi)手，水又進(jìn)入干燥管一段距離且一段時(shí)間保持不變，則說(shuō)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(méi)水中，打開(kāi)止水夾緩緩抽氣，使干燥管上升一段水柱，關(guān)閉止水夾，干燥管內(nèi)液面高于燒杯內(nèi)液面，且一段時(shí)間液面差不變，則說(shuō)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(méi)在水中，打開(kāi)止水夾緩緩充氣，干燥管內(nèi)液面下降，過(guò)一會(huì)兒干燥管末端又產(chǎn)生氣泡，則說(shuō)明氣密性良好。

（評(píng)析：首先通過(guò)兩種典型實(shí)驗(yàn)裝置的對(duì)比、分析，引導(dǎo)學(xué)生歸納出檢查裝置氣密性的一般思路。然后設(shè)計(jì)了開(kāi)放性學(xué)生實(shí)驗(yàn)“檢查圖12裝置的氣密性”，學(xué)生通過(guò)小組合作，設(shè)計(jì)檢查圖12裝置的氣密性的實(shí)驗(yàn)方案并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，根據(jù)自己不同的發(fā)現(xiàn)一起交流、反思，得出相應(yīng)的正確結(jié)論。學(xué)生親自實(shí)踐體驗(yàn)，既加深了對(duì)所學(xué)化學(xué)知識(shí)的理解，鞏固化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作要領(lǐng)，養(yǎng)成良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，又拓展了學(xué)生思維，得到很多課本和試題上無(wú)法得到的知識(shí)。和諧的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，創(chuàng)設(shè)了快樂(lè)的課堂氣氛，使問(wèn)題在愉悅中得以順利解決，大大提高了復(fù)習(xí)效率。）

3.勇于設(shè)計(jì)，敢創(chuàng)新

師：請(qǐng)看圖13裝置，在燒杯中裝入稀鹽酸，干燥管底部放上銅網(wǎng)，銅網(wǎng)上放上大理石，該裝置有何用途？

生：可用來(lái)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。師：該裝置在制取氣體時(shí)有何優(yōu)點(diǎn)？

圖13

生：可以控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。

師：演示圖14～17裝置的flash動(dòng)畫(huà)。

圖14

圖15

圖16

圖17

生：觀看動(dòng)畫(huà)，積極思考。

師：這幾種可以控制反應(yīng)發(fā)生和停止的氣體發(fā)生裝置，利用的原理相同嗎？

生：不同，圖17沒(méi)有利用氣壓的變化。

師：其余裝置是如何控制反應(yīng)的發(fā)生和停止的？

師生共析：歸納出“隨開(kāi)隨關(guān)”的氣體發(fā)生裝置的原理是利用裝置內(nèi)氣壓的變化，使反應(yīng)物接觸或分離。

師：利用下列儀器或用品，你能組裝一套“隨開(kāi)隨關(guān)”的氣體發(fā)生裝置嗎？請(qǐng)把你的創(chuàng)意畫(huà)在學(xué)案的虛線范圍內(nèi)。

圖18

生：積極思考，動(dòng)手實(shí)踐，設(shè)計(jì)裝置。

師：請(qǐng)一位設(shè)計(jì)好裝置的同學(xué)，上講臺(tái)利用flash動(dòng)畫(huà)向大家展示他的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

生：走上講臺(tái)，在flash動(dòng)畫(huà)上拖動(dòng)上述儀器，組裝出如圖19的實(shí)驗(yàn)裝置。

圖19

師：請(qǐng)為大家解釋一下，如何控制反應(yīng)的發(fā)生和停止。

生：燒杯中放入稀鹽酸，固體藥品放在銅塊上。打開(kāi)止水夾，鹽酸進(jìn)入玻璃管和鋅粒接觸，反應(yīng)發(fā)生；關(guān)閉彈簧夾，管內(nèi)氣壓變大，鹽酸被壓回到燒杯中和鋅粒分離，反應(yīng)停止。

師：大家說(shuō)，他的創(chuàng)意怎么樣？

生（鼓掌）：非常有創(chuàng)意。

（評(píng)析：通過(guò)在圖13裝置中加入大理石和鹽酸，引導(dǎo)學(xué)生推理出該裝置的優(yōu)點(diǎn)，很自然地過(guò)渡到探究“隨開(kāi)隨關(guān)”的氣體發(fā)生裝置的原理，教師通過(guò)對(duì)圖14～17裝置的Flash動(dòng)畫(huà)演示，生動(dòng)形象的直觀教學(xué)，學(xué)生順利歸納出伴隨氣壓變化的“隨開(kāi)隨關(guān)”的氣體發(fā)生裝置的共同原理。最后設(shè)計(jì)一個(gè)“隨開(kāi)隨關(guān)”的氣

體發(fā)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，由一位學(xué)生到講臺(tái)在

flash動(dòng)畫(huà)上拖動(dòng)搭建該裝置后表達(dá)出來(lái)，其余

學(xué)生在學(xué)案上畫(huà)。整個(gè)過(guò)程自然流暢，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題

情境因勢(shì)利導(dǎo)、層層推進(jìn)，不斷啟發(fā)學(xué)生積極思

維，學(xué)生在自由、輕松的氛圍中敢于設(shè)計(jì)，勇于

創(chuàng)新。）

4.綜合考慮，會(huì)運(yùn)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(shí)驗(yàn)。

圖20

圖21

圖22

生：看到紅色噴泉，驚呼，鼓掌！

師：為什么會(huì)產(chǎn)生如此奇妙的現(xiàn)象呢？誰(shuí)能解釋一下。

生：氨氣溶于水中，導(dǎo)致裝置內(nèi)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(rèn)為要采取什么措施？

生：水溶解的二氧化碳較少，產(chǎn)生的壓強(qiáng)差不足以形成“噴泉”，應(yīng)該將膠頭滴管中的水換成濃氫氧化鈉溶液。

師：若沒(méi)有膠頭滴管，如何引發(fā)實(shí)驗(yàn)、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(fā)實(shí)驗(yàn)。

師生共振：教師引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)和方法兩方面進(jìn)行歸納總結(jié)。

師：相信同學(xué)們通過(guò)今天這節(jié)課的學(xué)習(xí)，已經(jīng)了解了以氣壓改變?yōu)橹骶€，歸納解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有關(guān)問(wèn)題的方法，今天的作業(yè)是查閱你的文本資料或上網(wǎng)收索，歸納其它和氣壓改變相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，下一節(jié)課來(lái)交流。

（評(píng)析：教師首先用圖20裝置成功演示了美麗的噴泉實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的驚呼聲、掌聲顯示出學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，然后教師又依托圖21、圖22實(shí)驗(yàn)，設(shè)置思維層次逐漸提高的問(wèn)題，在分析與解決問(wèn)題的過(guò)程中，學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到了提高。）

三、課后反思

1.平等交流，主動(dòng)學(xué)習(xí)

和學(xué)生平等的交流大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，吹氣球、噴泉實(shí)驗(yàn)等趣味演示實(shí)驗(yàn)和檢查“干燥管”裝置氣密性的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，整節(jié)課學(xué)生踴躍發(fā)言、驚呼、鼓掌，氣氛熱烈，學(xué)習(xí)主動(dòng)性很強(qiáng)。

2.精心設(shè)計(jì)，有效達(dá)成

本節(jié)課通過(guò)精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)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(jiǎn)單裝置氣密性的一般思路和“隨開(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置的原理，通過(guò)設(shè)計(jì)小組合作、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)在新情境或新實(shí)驗(yàn)中解決化學(xué)問(wèn)題等，使學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到提升，很好地體現(xiàn)了新課程理念，三維目標(biāo)有效達(dá)成。

3.關(guān)注差異，全體發(fā)展

在做檢查裝置氣密性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)“隨開(kāi)隨關(guān)”氣體發(fā)生裝置以及沒(méi)有膠頭滴管怎樣引發(fā)噴泉等教學(xué)環(huán)節(jié)中，個(gè)別基礎(chǔ)較弱的學(xué)生思考和探究的時(shí)間還不夠，在今后的教學(xué)中還應(yīng)給予學(xué)困生更多關(guān)注，使全體學(xué)生得到全面發(fā)展。

［1］教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2011

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.06.038