“涉及氣壓變化的若干化學實驗”教學案例

曹力 薛春蘭

（1南京市鼓樓區寧海中學分校江蘇南京210036；2南京市鼓樓區教師進修學校江蘇南京210009）

“涉及氣壓變化的若干化學實驗”教學案例

曹力1薛春蘭2

（1南京市鼓樓區寧海中學分校江蘇南京210036；2南京市鼓樓區教師進修學校江蘇南京210009）

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。

氣壓變化；化學實驗；教學案例；復習課堂

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？

圖1

圖2

圖3

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？

圖4

圖5

圖6

圖7

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？

圖8

圖9

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。

（評析：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。

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。

圖12

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。

（評析：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？

圖13

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。

圖14

圖15

圖16

圖17

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。

圖18

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。

圖19

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。

（評析：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。

圖20

圖21

圖22

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。

（評析：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。

［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

1008-0546（2013）06-0086-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.06.038