人教版九年級化學(xué)上冊第三單元課題1“分子可以分為原子”教案

人教版九年級化學(xué)上冊第三單元課題1“分子可以分為原子”教案

一、教學(xué)背景分析

（一）課標與教材分析

本節(jié)課內(nèi)容隸屬于《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2022年版）》“物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)”主題下的核心概念。課程標準明確指出，學(xué)生需認識物質(zhì)的微觀構(gòu)成，知道分子、原子等都是構(gòu)成物質(zhì)的粒子，并能夠運用分子、原子的觀點解釋物理變化和化學(xué)變化的本質(zhì)區(qū)別。本課是繼第一課時“物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成”之后，對分子本身結(jié)構(gòu)的深入剖析，是學(xué)生從宏觀世界步入微觀世界，理解化學(xué)變化本質(zhì)的樞紐性節(jié)點，在整個初中化學(xué)知識體系中起著承上啟下的關(guān)鍵作用。教材通過水電解的微觀模擬動畫和討論，引導(dǎo)學(xué)生認識到分子在化學(xué)變化中可以再分，而原子是化學(xué)變化中的最小粒子，從而建立起“分子-原子”的層級認識模型，為后續(xù)學(xué)習(xí)元素、化學(xué)式及質(zhì)量守恒定律奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

（二）學(xué)情分析

授課對象為九年級上學(xué)期學(xué)生。他們的認知發(fā)展處于從具體運算階段向形式運算階段過渡的關(guān)鍵期，抽象邏輯思維能力正在快速發(fā)展但尚未成熟。學(xué)生在前一課時已經(jīng)初步建立了“物質(zhì)是由分子、原子等微小粒子構(gòu)成的”這一觀念，并了解了分子的基本性質(zhì)（如運動、間隔），這為本課學(xué)習(xí)提供了認知起點。然而，將宏觀的化學(xué)現(xiàn)象與微觀的粒子行為（特別是分裂與重組）進行關(guān)聯(lián)想象，對學(xué)生而言仍存在較大困難。他們?nèi)菀讓⒑暧^的“分裂”概念機械地遷移到微觀世界，可能產(chǎn)生“分子可以無限分割”或“物理變化中分子也能分裂”等迷思概念。此外，學(xué)生對“最小粒子”的絕對性與相對性理解，以及從微觀視角區(qū)分物理變化與化學(xué)變化的能力，都需要在本課中通過精心設(shè)計的認知沖突和模型建構(gòu)活動來加以發(fā)展和鞏固。

（三）核心素養(yǎng)發(fā)展指向

本節(jié)課旨在通過微觀探析與模型認知，系統(tǒng)發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

1.宏觀辨識與微觀探析：引導(dǎo)學(xué)生從宏觀上觀察水電解生成氫氣和氧氣的實驗現(xiàn)象，進而通過想象、推理和模型模擬，探析水分子分解為氫原子和氧原子，原子重新組合成氫分子和氧分子的微觀過程，建立“宏觀-微觀-符號”三重表征的初步聯(lián)系。

2.變化觀念與平衡思想：使學(xué)生理解化學(xué)變化的本質(zhì)是分子破裂成原子，原子重新組合成新分子的過程。在此過程中，原子的種類和數(shù)目不變，從而初步孕育物質(zhì)不滅和轉(zhuǎn)化守恒的思想。

3.證據(jù)推理與模型認知：以實驗現(xiàn)象為證據(jù)，推理微觀過程；通過球棍模型、動畫模擬等認知工具，建構(gòu)“分子可分為原子，原子是化學(xué)變化中最小粒子”的認知模型，并運用該模型解釋相關(guān)化學(xué)變化。

4.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識：設(shè)計探究性問題鏈，鼓勵學(xué)生基于證據(jù)提出關(guān)于微觀過程的假設(shè)，并通過小組合作利用模型進行驗證和表達，培養(yǎng)科學(xué)探究的興趣和嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。

5.科學(xué)精神與社會責任：通過介紹掃描隧道顯微鏡等現(xiàn)代科技在觀察微觀世界方面的突破，感受科學(xué)技術(shù)的進步對人類認識自然的推動作用，體會科學(xué)理論的不斷發(fā)展和完善。

二、教學(xué)目標

（一）教學(xué)目標

1.通過分析水電解的宏觀實驗現(xiàn)象與微觀模擬動畫，能準確陳述“在化學(xué)變化中，分子可以分成原子，原子可以重新組合成新的分子”這一結(jié)論，并能從原子角度闡述化學(xué)變化的本質(zhì)。

2.通過對比水蒸發(fā)與水電解的微觀過程，能清晰辨析物理變化與化學(xué)變化的微觀區(qū)別，并能運用分子、原子的觀點解釋一些簡單的物理變化和化學(xué)變化。

3.通過小組合作搭建分子模型模擬化學(xué)變化的過程，初步建立“分子-原子”的層級模型，并能用文字或圖示表達簡單化學(xué)變化的微觀實質(zhì)。

4.通過了解人類認識分子、原子的歷史脈絡(luò)與現(xiàn)代觀測技術(shù)，認識到科學(xué)認識是不斷深化和發(fā)展的過程，感受微觀世界的奇妙，增強學(xué)習(xí)化學(xué)的內(nèi)在驅(qū)動力。

（二）教學(xué)重難點

教學(xué)重點：理解化學(xué)變化中分子可分而原子不可分；能用分子、原子的觀點解釋化學(xué)變化和物理變化的本質(zhì)區(qū)別。

教學(xué)難點：從微觀角度理解化學(xué)變化的本質(zhì)，建立“在化學(xué)變化中分子破裂成原子，原子重新組合成新分子”的認知模型。

三、教學(xué)策略與方法

為有效突破重難點，達成教學(xué)目標，本節(jié)課將采用“啟發(fā)-探究-建構(gòu)”為主導(dǎo)的教學(xué)范式，融合多種策略與方法：

1.情境激疑法：利用“家庭消毒制氧機”的真實生活情境和史實情境（道爾頓原子論）導(dǎo)入，引發(fā)認知沖突，激發(fā)探究欲望。

2.實驗演示與數(shù)字化模擬結(jié)合法：通過演示實驗提供宏觀現(xiàn)象證據(jù)，利用高精度三維動畫模擬提供直觀的微觀圖景，將不可見的微觀過程可視化，架設(shè)“宏觀-微觀”橋梁。

3.模型建構(gòu)與小組合作探究法：學(xué)生以小組為單位，利用不同顏色、大小的黏土或球棍模型，動手搭建水分子、氫分子、氧分子模型，并通過“拆分-重組”的實操過程，自主建構(gòu)化學(xué)變化的微觀模型，將抽象思維外顯化、具象化。

4.對比分析法：系統(tǒng)對比物理變化（水蒸發(fā)）與化學(xué)變化（水電解）的宏觀現(xiàn)象、微觀過程、分子與原子的行為差異，通過表格歸納，形成清晰的認識結(jié)構(gòu)。

5.問題鏈驅(qū)動法：設(shè)計由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生思維層層遞進，從現(xiàn)象描述到本質(zhì)剖析，從知識理解到遷移應(yīng)用。

四、教學(xué)準備

1.教師準備：

1.2.實驗器材：霍夫曼電解水裝置（或自制簡易電解水裝置）、學(xué)生電源、導(dǎo)線、火柴、小木條、燒杯。

2.3.藥品：稀硫酸（增強水的導(dǎo)電性）。

3.4.多媒體課件：包含水電解實驗視頻（多角度、慢放）、高精度三維微觀模擬動畫（水分子分解、原子重組）、物理變化與化學(xué)變化對比圖、科學(xué)家介紹圖文、課堂練習(xí)題。

4.5.模型教具：大型球棍模型（課堂演示用）。

5.6.學(xué)生分組探究材料：每組一套原子模型（如不同顏色和大小的小球代表氫原子和氧原子，連接桿代表化學(xué)鍵）。

6.7.學(xué)案：包含預(yù)習(xí)問題、探究活動記錄表、對比分析表格、分層鞏固練習(xí)。

8.學(xué)生準備：

1.9.復(fù)習(xí)第一課時“分子基本性質(zhì)”。

2.10.預(yù)習(xí)教材本課內(nèi)容，思考“分子是否還可以再分”。

3.11.按小組就坐，便于合作探究。

五、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，課題疑始（預(yù)計時間：8分鐘）

【教學(xué)活動1：生活情境鏈接】

教師展示一臺家用便攜式制氧機的圖片或?qū)嵨铮⑻岢鰡栴}：“這款設(shè)備可以通過電解水的方式產(chǎn)生氧氣，用于家庭保健或應(yīng)急。我們知道，吸入的是氧氣，那么，通電后，水（H?O）是如何變成氧氣（O?）的呢？水中的另一種元素氫又去了哪里？”

學(xué)生基于生活經(jīng)驗和已有知識可能產(chǎn)生多種猜測：水“分解”了？水分子“破碎”了？水分子“變”成了氧分子？

【教學(xué)活動2：史實情境回溯】

教師簡要講述：“早在兩千多年前，東西方的哲學(xué)家就猜測物質(zhì)是由不可再分的基本單元構(gòu)成的。直到19世紀初，英國科學(xué)家道爾頓提出了近代原子學(xué)說，他認為原子是不可再分的實心球體，物質(zhì)由原子構(gòu)成，化學(xué)變化只是原子的重新排列。那么，道爾頓的觀點完全正確嗎？我們今天所認識的分子和原子，與他所描述的完全一致嗎？”

此環(huán)節(jié)旨在制造認知沖突，既聯(lián)系現(xiàn)代科技，又回顧科學(xué)史，點明科學(xué)認識的相對性和發(fā)展性，將學(xué)生的思維聚焦于本節(jié)課的核心問題：分子是否可分？在什么條件下可分？原子是否真的不可分？

（二）實驗探究，宏觀切入（預(yù)計時間：10分鐘）

【教學(xué)活動3：演示實驗——水的電解】

教師組裝并演示霍夫曼電解水實驗。

1.操作與觀察：接通直流電源，引導(dǎo)學(xué)生仔細觀察兩極產(chǎn)生的氣泡速率、體積比（約2:1）。用燃著的木條檢驗陰極產(chǎn)生的氣體（氣體燃燒，發(fā)出淡藍色火焰，證明是氫氣）；用帶火星的木條檢驗陽極產(chǎn)生的氣體（木條復(fù)燃，證明是氧氣）。

2.現(xiàn)象記錄與表述：要求學(xué)生用規(guī)范的語言描述實驗現(xiàn)象：“通電后，兩極均有氣體產(chǎn)生；陰極與陽極產(chǎn)生的氣體體積比約為2:1；陰極產(chǎn)生的氣體能燃燒，是氫氣；陽極產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，是氧氣。”

3.初步結(jié)論：引導(dǎo)學(xué)生得出宏觀結(jié)論：“水在通電的條件下，發(fā)生了化學(xué)變化，生成了氫氣和氧氣。”板書：水→（通電）→氫氣+氧氣。

【設(shè)計意圖】通過規(guī)范、清晰的演示實驗，為學(xué)生提供無可爭議的宏觀事實證據(jù)。這是所有微觀推理的起點，培養(yǎng)了學(xué)生觀察、描述和根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論的科學(xué)探究基本能力。

（三）動畫模擬，微觀揭秘（預(yù)計時間：12分鐘）

【教學(xué)活動4：微觀過程推理與模擬】

教師提出驅(qū)動性問題鏈：

問題1：“從宏觀上，我們看到水變成了氫氣和氧氣。請大家想象一下，在微觀世界里，這個過程可能是怎樣進行的？水分子（H?O）直接‘變’成了氫分子（H?）和氧分子（O?）嗎？”

學(xué)生思考并發(fā)表初步猜想。可能有的學(xué)生能聯(lián)想到分子先分開。

問題2：“如果水分子直接變成了氫分子和氧分子，那么一個水分子（H?O）能生成一個氫分子（H?）和一個氧分子（O?）嗎？從組成上分析，這可行嗎？為什么？”

引導(dǎo)學(xué)生從原子種類和數(shù)量角度分析：一個H?O含有2個H原子和1個O原子，而一個H?含有2個H原子，一個O?含有2個O原子。顯然，原子數(shù)目不匹配。學(xué)生因此會推理出，可能需要多個水分子參與，且水分子本身的結(jié)構(gòu)可能發(fā)生了變化。

問題3（核心問題）：“那么，在水電解這個化學(xué)變化中，水分子到底經(jīng)歷了什么？構(gòu)成水分子的氫原子和氧原子，命運又如何？”

此時，教師播放精心制作的三維微觀模擬動畫。

動畫第一遍：全景展示。多個水分子聚集，通電后，水分子開始運動加劇，分子間的距離增大。接著，水分子中的化學(xué)鍵斷裂，每個水分子分解成兩個氫原子和一個氧原子。

動畫第二遍：特寫展示。聚焦于一個水分子的分解過程：H-O鍵斷裂。

動畫第三遍：組合展示。分解后，兩個氫原子結(jié)合形成一個氫分子（H?），兩個氧原子結(jié)合形成一個氧分子（O?）。大量氫分子聚集形成氫氣，大量氧分子聚集形成氧氣。

播放過程中，教師同步進行解說，強調(diào)關(guān)鍵節(jié)點：“看，水分子在通電條件下分裂了……分成了什么？對，氫原子和氧原子，原子在化學(xué)變化中沒有變成其他原子……再看，這些原子并沒有孤立存在，它們迅速重新組合……相同的原子兩兩結(jié)合，形成了新的分子。”

【教學(xué)活動5：歸納核心概念】

動畫播放結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生用自己的語言描述所看到的微觀過程。隨后，師生共同提煉并板書本節(jié)課最核心的結(jié)論：

1.化學(xué)變化的微觀實質(zhì)：在化學(xué)變化中，分子可以分成原子，原子又可以重新組合成新的分子。

2.原子的定義（在化學(xué)變化中）：原子是化學(xué)變化中的最小粒子。（強調(diào)“化學(xué)變化中”這一前提，為高中學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)埋下伏筆）

3.化學(xué)變化中分子與原子的行為與關(guān)系：分子發(fā)生改變（種類、數(shù)目可能變），原子不發(fā)生改變（種類、數(shù)目、質(zhì)量不變）。

（四）模型建構(gòu)，深化理解（預(yù)計時間：15分鐘）

【教學(xué)活動6：小組合作——動手模擬化學(xué)變化】

為將抽象的微觀思維轉(zhuǎn)化為具體的操作體驗，開展分組模型建構(gòu)活動。

1.任務(wù)發(fā)布：各小組利用提供的模型材料（如藍色小球代表氧原子，白色小球代表氫原子，短棍代表化學(xué)鍵），首先搭建2個水分子模型。

2.模擬過程：

1.3.第一步（拆分）：模擬“通電”，將代表水分子中化學(xué)鍵的短棍拆開，使2個水分子“分解”成4個獨立的氫原子和2個獨立的氧原子。體會“分子可分”。

2.4.第二步（重組）：用這些原子重新組合。要求：4個氫原子兩兩結(jié)合，形成2個氫分子；2個氧原子結(jié)合，形成1個氧分子。體會“原子重新組合”及“原子是化學(xué)變化中的最小粒子”（小球本身未被拆分）。

5.表達與交流：每組派代表用自己組的模型向全班展示并解說水電解的微觀過程。鼓勵學(xué)生使用“分解”、“氫原子”、“氧原子”、“結(jié)合”、“氫分子”、“氧分子”等術(shù)語。

6.教師點評與提升：教師在巡視和聽取匯報時，強調(diào)模型的意義——模型是對真實世界的簡化和模擬，小球和棍子并非原子和化學(xué)鍵本身，但能幫助我們理解其關(guān)系和變化。同時，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并總結(jié)：反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目沒有變化。

【設(shè)計意圖】“做中學(xué)”是突破微觀想象難點的最有效手段之一。通過親手“拆分”和“重組”，學(xué)生將內(nèi)在的思維過程外顯化，深刻內(nèi)化了“分子可分、原子重組”的認知模型，并體驗了科學(xué)建模的過程和方法。

（五）對比辨析，形成網(wǎng)絡(luò)（預(yù)計時間：10分鐘）

【教學(xué)活動7：對比物理變化與化學(xué)變化】

教師提出問題：“我們已經(jīng)從微觀角度揭秘了水電解這一化學(xué)變化。那么，對于上一節(jié)課學(xué)習(xí)過的水蒸發(fā)（物理變化），從分子和原子的角度看，過程又是怎樣的呢？”

1.學(xué)生回顧與描述：學(xué)生回憶水蒸發(fā)的現(xiàn)象（液態(tài)水變成水蒸氣），并從微觀角度描述：水分子本身沒有改變，只是分子間的間隔增大了，運動速度加快了。

2.動畫對比：播放水蒸發(fā)（物理變化）與水電解（化學(xué)變化）的并列對比動畫。一邊是水分子間隔增大但分子完好無損，另一邊是水分子破裂、原子重組。

3.表格歸納：引導(dǎo)學(xué)生共同完成學(xué)案上的對比表格。

變化類型

宏觀特征

微觀過程（分子、原子行為）

變化結(jié)果

物理變化（如水蒸發(fā)）

無新物質(zhì)生成

分子本身不變，僅分子間隔和運動速率改變

分子種類不變，物質(zhì)種類不變

化學(xué)變化（如水電解）

有新物質(zhì)生成

分子分裂成原子，原子重新組合成新分子

分子種類改變，物質(zhì)種類改變

1.結(jié)論升華：師生共同總結(jié)：物理變化和化學(xué)變化的根本區(qū)別在于是否生成新物質(zhì)，其微觀本質(zhì)在于變化中分子是否發(fā)生了改變。在化學(xué)變化中，原子是“最小粒子”，是變化的“基石”；分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，但在化學(xué)變化中會發(fā)生改變。

（六）遷移應(yīng)用，鞏固提升（預(yù)計時間：10分鐘）

【教學(xué)活動8：分層應(yīng)用練習(xí)】

教師出示一系列基于真實情境的問題，由易到難，層層遞進，檢測并鞏固學(xué)習(xí)效果。

基礎(chǔ)應(yīng)用：

1.從微觀角度解釋“汞在空氣中加熱生成氧化汞”這一化學(xué)變化。

2.判斷“冰融化成水”和“氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫”這兩個變化，從微觀上看分子分別發(fā)生了什么變化？

能力提升：

3.下圖是某化學(xué)反應(yīng)的微觀示意圖（教師可描述或簡單繪制：○代表氧原子，●代表氫原子，反應(yīng)前是幾個H?和O?分子，反應(yīng)后是幾個H?O分子）。請回答：該反應(yīng)中，哪些分子發(fā)生了變化？反應(yīng)前后，原子的種類和數(shù)目有何特點？

4.討論：有人說“在化學(xué)變化中，分子先分成原子，原子再組合成新分子，所以原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子。”這種說法嚴密嗎？為什么？（強調(diào)“在化學(xué)變化中”這個限定詞的重要性）

拓展延伸：

5.查閱資料，了解掃描隧道顯微鏡（STM）是如何“看見”原子并操縱原子的。寫一篇100字左右的短文，談?wù)勀愕母惺堋?/p>

【教學(xué)活動9：課堂小結(jié)與體系建構(gòu)】

教師引導(dǎo)學(xué)生以思維導(dǎo)圖的形式進行課堂小結(jié)。中心主題為“分子可以分為原子”，主要分支包括：證據(jù)（水電解實驗）、微觀實質(zhì)、核心結(jié)論（分子的可分性、原子的最小性）、應(yīng)用（解釋物理變化與化學(xué)變化的本質(zhì)）。鼓勵學(xué)生自主構(gòu)建，將本課時知識結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化。

（七）布置作業(yè)，延伸探究

1.必做作業(yè)：完成教材課后相關(guān)習(xí)題；用分子、原子的觀點書面解釋“蠟燭燃燒”這一過程中包含的物理變化和化學(xué)變化。

2.選做作業(yè)（二選一）：

1.3.制作一個簡單的科普海報，向小學(xué)生介紹“看不見的微觀世界：分子和原子的故事”。

2.4.查找“原子”一詞在中西方古代哲學(xué)中的含義，與近代科學(xué)中的“原子”概念進行比較，寫一份簡要的對比報告。

六、板書設(shè)計

板書采用提綱式與圖示式相結(jié)合的方式，力求清晰、直觀地呈現(xiàn)知識脈絡(luò)和邏輯關(guān)系。

第三單元課題1分子和原子（第二課時）

一、水的電解實驗（宏觀）

水（H?O）通電

→氫氣（H?）+氧氣（O?）

二、化學(xué)變化的微觀實質(zhì)（核心）

1.過程：分子→分裂→原子→重新組合→新分子

（以水電解為例：H?O→H、O→H?、O?）

2.結(jié)論：

1.3.在化學(xué)變化中，分子可以分成原子，原子又可以重新組合成新的分子。

2.4.原子是化學(xué)變化中的最小粒子。（前提：化學(xué)變化中）

三、物理變化vs.化學(xué)變化（微觀辨析）

1.物理變化：分子本身不變，間隔、運動改變。

（例：水蒸發(fā)：H?O(l)→H?O(g)）

2.化學(xué)變化：分子分裂，原子重組，生成新分子。

（例：水電解：H?O→H?+O?）

四、模型認知

分子：保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。

原子：化學(xué)變化中的最小粒子。

（板書右側(cè)可預(yù)留區(qū)域，用于課堂即時繪制簡單的微觀示意圖或?qū)W生板演）

七、教學(xué)反思與預(yù)設(shè)

本節(jié)課的設(shè)計力圖體現(xiàn)“以學(xué)生為中心，以探究為主線，以素養(yǎng)發(fā)展為宗旨”的現(xiàn)代教