初中化學趣味實驗在激發學生興趣中的作用

一、教學背景

在初中化學教學中，質量守恒定律作為其最重要的基礎定律，它不僅能夠揭示出化學反應中物質質量關系的本質，還是后續學習化學方程式、進行化學計算等內容的理論基礎。但是對剛接觸化學不久的初中生來說，質量守恒定律的抽象性和理論性往往讓他們感到難以理解，導致其學習興趣也難以被充分激發。因此，教師如何通過趣味實驗的方式，將質量守恒定律的教學變得生動有趣，已然成為提高學生學習興趣和教學效果的關鍵。

二、教學目標

在“質量守恒定律”一課的教學中，我確定了以下具體而明確的教學目標，旨在通過趣味實驗的方式全面激發學生學習化學的興趣，深化他們對化學知識的理解。其中，我的首要目標是確保學生能夠深入理解質量守恒定律的核心概念。質量守恒定律是化學反應中物質質量關系的基本規律，因為它揭示了反應物和生成物之間質量守恒的深刻內涵。我希望通過趣味實驗的設計與實施讓學生直觀感受到化學反應中物質質量的變化規律，從而深刻理解質量守恒定律的實質。與此同時，我還注重培養學生的實驗探究能力和科學思維能力。在趣味實驗的過程中，學生需要親自動手操作，觀察實驗現象，記錄實驗數據，并嘗試對實驗結果進行分析和解釋。這個過程不僅能夠鍛煉學生的實驗技能，還能夠培養他們的觀察、分析和推理能力，為他們今后的學習和科學研究打下堅實的基礎。

三、實施過程

在“質量守恒定律”一課的教學中，我精心設計了一系列趣味實驗，目的是通過直觀、生動的實驗現象激發學生學習化學的興趣，并幫助他們深入理解質量守恒定律的實質。以下是整個教學實驗過程的詳細記錄。

◎環節一：課程導入——生活中的質量守恒現象

課程開始，我并沒有直接引入質量守恒定律的概念，而是先通過一段視頻展示一些生活中的質量守恒現象。其中，視頻里會先展示蠟燭燃燒、鐵釘生銹等常見的化學反應過程，并引導學生觀察這些反應中物質質量的變化情況。等學生被這些生動的實驗現象吸引后，我就引導他們發表自己的看法，此刻有的學生會認為反應后物質質量增加了，有的則認為減少了。這時，我適時地提出了問題：“在化學反應中，反應物和生成物的質量關系究竟是怎樣的呢？”

這個問題能夠激發學生的好奇心，從而為接下來的教學打下良好的基礎。

◎環節二：理論講解——質量守恒定律的初步認識

在學生對生活中質量守恒現象產生濃厚興趣的基礎上，我順勢進入質量守恒定律的理論講解環節。

［引入定律內容］首先我明確地向學生介紹質量守恒定律的基本內容：“同學們，經過剛才的討論和視頻觀察，大家可能對化學反應中物質質量的變化有了一些直觀的感受。現在，我要告訴大家一個化學世界里的基本定律——質量守恒定律。這個定律告訴我們，參與化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。”

［解釋定律實質］接著我從微觀角度進一步解釋質量守恒定律的實質：“那么，為什么化學反應會遵循這個定律呢？其實，這是因為化學反應的實質是原子的重新組合。在反應過程中，原子的種類和數目是不會改變的。就像我們搭積木一樣，雖然搭出來的形狀變了，但積木的總數是不變的。”

［動畫演示原子重組］為了幫助學生更好地理解這個概念，我準備了一段演示動畫，以氫氣和氧氣反應生成水為例，展示了反應前后原子的種類和數目如何保持不變。動畫中，氫原子和氧原子以不同顏色的小球表示，它們在反應前分別聚集在一起，形成氫氣和氧氣分子；反應時，這些原子重新組合，形成了水分子，但原子的總數和種類都沒有改變。

［引導學生思考］在動畫演示結束后，我需要引導學生思考：“同學們，你們現在能不能理解質量守恒定律了？是不是因為反應前后原子的種類和數目都沒有改變，所以反應物和生成物的質量總和才會相等呢？”

［互動問答］學生思考完畢，我需要鼓勵學生提出自己的疑問和看法，并進行互動問答。此時有學生可能會有疑問，如問題1：“那如果有氣體參與或生成呢？”問題2：“氣體的質量怎么算？”

此時我作出解釋：“無論氣體、液體還是固體，只要是參與化學反應的物質，它們的質量都要計入總和。氣體的質量可以通過其體積和密度來計算。”

［總結強調］最后，我總結了質量守恒定律的重要性和應用范圍：“同學們，質量守恒定律是化學世界里的一個基本定律，它適用于所有的化學反應。無論反應多么復雜，只要是在封閉空間中進行的，都遵守這個定律。這個定律不僅能幫助我們理解化學反應的本質，還是我們進行化學計算和實驗設計的重要依據。”

教師通過這個環節的理論講解和動畫演示，使學生對質量守恒定律有初步的認識和理解。他們此時能夠明白化學反應中物質質量變化的規律，對原子的重組過程有了直觀的感受，從而為接下來的實驗環節打下了堅實的理論基礎，也對化學世界產生了進一步探索的興趣。

◎環節三：趣味實驗一——白磷燃燒實驗

學生對質量守恒定律有了初步認識之后，就需要進入實踐環節了，該環節通過趣味實驗進一步驗證和深化理論知識。而本次實驗選擇了白磷燃燒實驗，這是一個直觀展示質量守恒定律的經典實驗。

［實驗原理介紹］首先，我向學生詳細介紹白磷燃燒實驗的原理：

白磷是一種易燃的磷的同素異形體，其著火點很低，只有40℃。當白磷與空氣中的氧氣接觸并達到著火點時，就會發生燃燒反應，生成五氧化二磷。

這個反應是一個典型的化學反應，其遵循質量守恒定律，即反應前后物質的總質量保持不變。

［實驗器材準備］

實驗開始前，教師需要準備以下實驗器材：錐形瓶、玻璃管、氣球、細沙、白磷、托盤天平、酒精燈、火柴等。

［實驗步驟及教學步驟］

（1）稱量反應前質量

操作：使用托盤天平稱量裝有細沙的錐形瓶的質量，然后加入適量的白磷，再次稱量得到反應前的總質量，并記錄數據。

教學步驟：引導學生理解稱量質量的重要性，這是驗證質量守恒定律的關鍵步驟之一，并強調實驗操作的準確性，如天平的使用方法和數據的記錄。

（2）準備實驗裝置

操作：在錐形瓶底部鋪一層細沙，將白磷放入錐形瓶，并用玻璃管連接氣球。確保實驗裝置的密閉性，防止白磷燃燒時產生的氣體逸出。

教學步驟：解釋細沙的作用（防止錐形瓶炸裂）和實驗裝置密閉性的重要性（保證實驗結果的準確性），同時演示如何正確連接實驗裝置。

（3）點燃白磷

操作：使用酒精燈和火柴點燃玻璃管的一端，待其紅熱后迅速塞入錐形瓶口，引燃白磷。觀察白磷燃燒的現象，如發出黃白色火焰、產生大量白煙等。

教學步驟：引導學生觀察燃燒現象，解釋這些現象背后的化學原理，并強調實驗安全，如遠離易燃物品、佩戴防護眼鏡等。

（4）觀察氣球的變化

操作：隨著白磷的燃燒，氣球會逐漸膨脹。待白磷燃燒完畢，冷卻后，氣球又會變得干癟。

教學步驟：引導學生觀察氣球的變化，并解釋這一現象與質量守恒定律的關系。氣球膨脹是因為燃燒產生的氣體（主要是二氧化碳和水蒸氣）增加了裝置內的壓力，而氣球變得干癟是因為冷卻后氣體體積縮小。但無論氣球如何變化，反應前后的總質量是保持不變的。

（5）稱量反應后質量

操作：待錐形瓶冷卻后，再次使用托盤天平稱量反應后的總質量，并記錄數據。

教學步驟：引導學生對比反應前后的質量數據，驗證質量守恒定律的正確性，并提醒學生注意實驗操作的準確性對實驗結果的影響。

（6）實驗現象分析與討論

實驗結束后，我引導學生對實驗現象進行討論和分析，并讓學生發表自己的看法和見解，如有的學生注意到白磷燃燒時產生了大量的白煙，有的學生觀察到了氣球先膨脹后變得干癟的現象，還有的學生對比了反應前后的質量數據，驗證了質量守恒定律的正確性。

在討論過程中，教師需要重點強調實驗裝置密閉性的重要性，因為如果實驗裝置不密閉，燃燒產生的氣體會逸出到空氣中，就會導致反應后的總質量減少，從而無法驗證質量守恒定律的正確性。因此，在以后的實驗中，學生要特別注意實驗裝置的密閉性。

◎環節四：趣味實驗二——氫氧化鈉與硫酸銅反應實驗

為了讓學生更直觀地理解質量守恒定律，并深化他們對化學反應本質的認識，我引導學生進行了第二個趣味實驗——氫氧化鈉與硫酸銅反應實驗，以下是對實驗過程的詳細描述，包括實驗原理、步驟、教學步驟以及實驗現象的分析與討論。

［實驗原理介紹］

氫氧化鈉（NaOH）與硫酸銅（CuSO4）的反應是一個典型的復分解反應。在這個反應中，氫氧化鈉中的氫氧根離子（OH-）與硫酸銅中的銅離子（Cu2+）結合，生成藍色的氫氧化銅沉淀［Cu（OH）2］和無色的硫酸鈉溶液（Na2SO4）。反應方程式為：

CuSO4+2NaOH■Cu（OH）2↓+Na2SO4

這個反應不僅能夠展示出化學反應中的物質變化，還直觀地體現了質量守恒定律，即反應前后物質的總質量保持不變。

［實驗器材準備］

燒杯、玻璃棒、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液、托盤天平、膠頭滴管、防護眼鏡、手套等。

［實驗步驟及教學步驟］

（1）稱量反應前質量

操作：使用托盤天平稱量裝有適量硫酸銅溶液的燒杯的質量，然后記錄數據。接著，用膠頭滴管向燒杯中逐滴滴加氫氧化鈉溶液，同時觀察溶液顏色的變化，直至藍色完全消失，生成藍色絮狀沉淀。此時，再次稱量燒杯及反應物的總質量，并記錄數據。

教學步驟：

①引導學生理解稱量反應前質量的重要性，這是驗證質量守恒定律的關鍵步驟。

②演示如何正確使用托盤天平進行稱量，并強調準確記錄數據的重要性。

③解釋逐滴滴加氫氧化鈉溶液的目的是控制反應速度，便于觀察實驗現象。

（2）混合反應物

操作：使用玻璃棒輕輕攪拌燒杯中的溶液，使反應更充分。觀察溶液顏色的變化，以及藍色絮狀沉淀的生成。

教學步驟：

①演示如何正確使用玻璃棒進行攪拌，并強調攪拌的力度和速度要適中。

②引導學生觀察溶液顏色的變化，以及藍色絮狀沉淀的生成過程，并思考這些現象背后的化學原理。

（3）稱量反應后質量

操作：待反應完全后，再次使用托盤天平稱量燒杯及生成物的總質量，并記錄數據。

教學步驟：

①引導學生對比反應前后的質量數據，驗證質量守恒定律的正確性。

②強調實驗操作的準確性對實驗結果的影響，并提醒學生在以后的實驗中要注意細節。

（4）實驗現象分析與討論

在實驗過程中，學生觀察到氫氧化鈉與硫酸銅反應時產生了藍色絮狀沉淀，并且溶液顏色由藍色逐漸變為無色。他們認真記錄實驗數據，并嘗試對實驗結果進行分析。

實驗現象解釋：

①藍色絮狀沉淀是氫氧化銅，它是氫氧化鈉與硫酸銅反應的產物。

②溶液顏色由藍色變為無色，說明硫酸銅已經完全反應，生成了無色的硫酸鈉溶液。

（5）質量守恒定律驗證

通過對比反應前后的質量數據，學生能夠發現反應前后的總質量幾乎相等（考慮到實驗誤差），從而驗證質量守恒定律的正確性。

（6）微觀角度解釋反應實質

在實驗結束后，我引導學生從微觀角度解釋了反應過程中原子重組的情況：在這個反應中，氫氧化鈉中的氫氧根離子與硫酸銅中的銅離子結合，生成了氫氧化銅沉淀，同時硫酸銅中的硫酸根離子與氫氧化鈉中的鈉離子結合，生成了硫酸鈉溶液。

整個過程中，原子的種類和數目都沒有改變，只是重新組合，生成了新的物質。這正是質量守恒定律的微觀解釋。

（7）實驗總結與拓展

實驗總結：通過氫氧化鈉與硫酸銅反應實驗，學生不僅觀察到了化學反應中的物質變化，還直觀地驗證了質量守恒定律的正確性；他們還能從中學會如何正確使用實驗器材進行化學實驗操作，掌握了觀察和分析實驗現象的方法。

實驗拓展：

①引導學生思考這個反應在實際生活中的應用，如可以用于檢測銅離子的存在等。

②鼓勵學生嘗試改變反應物的量或濃度等條件，觀察實驗現象的變化，并探討其背后的化學原理。

通過這種學習過程，學生不僅能夠加深對質量守恒定律的理解，還能提高他們的實驗操作能力和科學探究能力。

◎環節五——趣味實驗拓展：自制酸堿指示劑實驗

為了增強課堂的趣味性，我還設計了一個拓展實驗——自制酸堿指示劑實驗。我向學生介紹了酸堿指示劑的概念和用途，并引導他們使用生活中的常見物質（如紫甘藍汁）來制作酸堿指示劑。

實驗開始前，我準備了紫甘藍、水、酒精、試管、滴管等實驗器材。然后，我們按照實驗步驟進行了操作：首先，將紫甘藍切碎并加入水中煮沸幾分鐘，然后過濾得到紫甘藍汁；接著，將紫甘藍汁分別加入試管，并滴加不同濃度的酸溶液和堿溶液；最后，觀察溶液顏色的變化，并記錄下來。

在實驗過程中，學生被紫甘藍汁在不同酸堿度下呈現出的不同顏色吸引。他們認真觀察實驗現象，并嘗試對實驗結果進行分析。實驗結束后，我引導學生討論了酸堿指示劑在生活中的應用，如檢測食物酸堿性、土壤酸堿性等。這個拓展實驗不僅增強了課堂的趣味性，還幫助學生了解了酸堿指示劑的概念和用途，拓寬了他們的知識面。

四、教學反思

本次“質量守恒定律”一課的初中化學趣味實驗教學，取得了良好的效果。教師通過精心設計的趣味實驗，使學生對質量守恒定律有了更深入的理解，同時激發了他們對化學學習的興趣。其中，在實驗過程中，學生積極參與，認真觀察實驗現象，記錄實驗數據，并嘗試對實驗結果進行分析。這種動手實踐的學習方式，不僅鍛煉了學生的實驗技能，還培養了他們的觀察、分析和推理能力。特別是通過白磷燃燒和氫氧化鈉與硫酸銅反應兩個經典實驗，學生直觀地驗證了質量守恒定律的正確性，加深了對化學反應本質的認識。

（作者單位：甘肅省甘南藏族自治州合作市初級中學）

編輯：陳鮮艷