初中化学九年级上册质量守恒定律教学设计

初中化学九年级上册质量守恒定律教学设计

一、教材分析与内容定位

【核心概念】本课题“质量守恒定律”是人教版九年级化学上册第五单元“化学方程式”的课题一，它上承第四单元“自然界的水”中有关化学式和相对分子质量的计算，下启本单元课题二“如何正确书写化学方程式”和课题三“利用化学方程式的简单计算”，在整个初中化学知识体系中占据着极其重要的枢纽地位。该定律揭示了化学反应过程中各物质质量之间的本质关系，是学生从定性认识化学反应转向定量研究化学反应的转折点，也是学生初步建立化学学科“变化观”与“守恒观”的基石。从课程改革理念来看，本课题承载着培养学生宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想等核心素养的重任。

二、学情分析

【基础】学生在之前的学习中，已经掌握了分子、原子的概念，了解了化学变化的本质是分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子，这为本节课从微观角度理解质量守恒奠定了知识基础。同时，学生已经具备了一定的实验探究能力，能够进行简单的实验操作和观察记录。然而，学生的思维特点仍处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，对于化学反应中质量关系的本质理解可能会存在困难，特别是对“为什么总质量不变”的微观解释，以及如何从定量的角度设计实验验证这一规律，需要教师搭建合适的认知支架。

三、教学目标设计

1.通过探究化学反应前后物质的质量关系，经历提出假设、设计方案、实验验证、得出结论的科学探究过程，理解质量守恒定律的内涵，并能用原子、分子的观点解释该定律。【核心目标】

2.初步学会运用质量守恒定律分析、解决一些简单的化学问题，如解释生活中的现象、判断元素质量等。【重要】

3.通过定量的实验探究活动，培养严谨求实的科学态度和合作探究的精神，树立物质不灭的辩证唯物主义观点。【基础】

四、教学重难点

1.教学重点：通过实验探究建立质量守恒的概念，理解质量守恒定律的涵义。【高频考点】

2.教学难点：从微观角度解释质量守恒定律，以及引导学生自主设计并完成探究实验，分析实验数据，得出正确结论。【难点】

五、教学方法与准备

1.教学方法：采用“问题驱动—实验探究—模型建构—迁移应用”的教学模式，融合启发式教学、小组合作学习、多媒体辅助教学等多种方法。

2.教学准备：托盘天平（带砝码）、锥形瓶、带有玻璃管的单孔橡皮塞、气球、细铁丝、硫酸铜溶液、铁钉、碳酸钠粉末、稀盐酸、烧杯、玻璃棒、蜡烛、火柴等。同时准备微观粒子模拟动画。

六、教学实施过程

（一）创设情境，引入新课

教师活动：展示“蜡烛燃烧”的图片，并提出问题：一支点燃的蜡烛，随着燃烧的进行，质量在不断减少。这是否违背了自然界中普遍存在的规律？我们日常生活中还看到木材燃烧后留下一堆灰烬，灰烬的质量比原来木材的质量轻了，这又是为什么？难道物质会凭空消失吗？【难点】从学生熟悉的、看似“矛盾”的生活现象入手，制造认知冲突，激发学生的好奇心和探究欲，顺势引出本节课的探究主题：化学反应前后，物质的总质量是否发生变化？

（二）提出假设，设计方案

教师引导：对于刚才提出的问题，也就是在化学反应前后，各物质的总质量究竟是增加、减少还是不变呢？请大家根据自己的经验和直觉，大胆提出自己的猜想。

学生活动：小组讨论，提出三种可能的假设：①反应后总质量增加；②反应后总质量减少；③反应后总质量不变。

教师追问：如何证明你的猜想是正确的？科学结论不能仅凭感觉，需要通过精确的实验来验证。那么，我们该如何设计实验来测定化学反应前后物质的总质量呢？【重要】

师生共同梳理实验思路：需要测定两个量，一个是反应前所有参加反应的物质的总质量，一个是反应后所有生成物的总质量。然后将两者进行比较。在实验设计中，最关键的是如何确保反应在密闭或开放的体系中进行，以及如何准确地称量。

（三）分组实验，合作探究

【核心环节】为了全面探究不同反应类型中质量的关系，本节课设计三个典型的探究实验，学生分小组进行操作。

1.实验一：铁钉与硫酸铜溶液反应

【基础】教师首先介绍实验药品和仪器。然后指导学生分组进行实验。实验步骤为：先在锥形瓶中加入适量硫酸铜溶液，在带有胶头滴管的橡皮塞中吸入少量的铁钉（或直接用细铁丝系住铁钉悬于溶液中）。将锥形瓶和橡皮塞一起放在天平上称量，记录质量m1。然后，小心地让铁钉落入硫酸铜溶液中，观察现象（铁钉表面覆盖一层红色物质，溶液颜色由蓝色逐渐变为浅绿色）。待反应完全后，再次将整个装置放在天平上称量，记录质量m2。比较m1和m2。学生发现m1=m2。

【难点】教师在此环节要引导学生注意：整个反应过程中，装置始终保持密闭，没有物质逸出，也没有物质从外界进入。

2.实验二：碳酸钠与稀盐酸反应

【重要】此实验与实验一形成对比。实验步骤：在烧杯中放入碳酸钠粉末，在小试管中装入稀盐酸，将小试管放入烧杯中，然后将整个烧杯放在天平上称量，记录质量m1。取出烧杯，倾斜，使试管中的稀盐酸流入烧杯中与碳酸钠反应。学生观察到迅速产生大量气泡。待反应结束后，再将烧杯放回天平上称量，记录质量m2。学生惊讶地发现m2<m1，反应后天平不再平衡。

【高频考点】教师立即提问：为什么这个反应前后质量不相等？是质量守恒定律不成立吗？引导学生思考实验二与实验一在装置上的区别。学生很快意识到，实验二产生的二氧化碳气体逸散到空气中去了，导致反应后烧杯内物质的总质量减少。

3.实验三：镁条燃烧

【拓展】教师演示镁条在空气中燃烧的实验。先称量一根镁条的质量m1，然后点燃镁条，将燃烧后的产物（氧化镁）收集起来（注意不要掉落），再称量其质量m2。学生发现m2>m1。

教师追问：这个反应质量又增加了，这又如何解释？引导学生分析，镁条燃烧是与空气中的氧气发生了反应，生成氧化镁，增加的质量就是参加反应的氧气的质量。

（四）分析讨论，归纳定律

教师组织学生对三个实验的结果进行对比分析：

1.实验一：铁+硫酸铜→铜+硫酸亚铁，在密闭系统中，反应前后总质量不变。

2.实验二：碳酸钠+盐酸→氯化钠+水+二氧化碳，在开放系统中，由于气体逸出，质量减少。

3.实验三：镁+氧气→氧化镁，由于增加了空气中的氧气，质量增加。

【核心概念】通过讨论，学生达成共识：如果让实验二、实验三也在一个密闭系统中进行，排除外界干扰，其反应前后的总质量也应该相等。由此，师生共同归纳出质量守恒定律的内容：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。

教师在此处要特别强调定律中的几个关键词：【重要】“参加反应”、“各物质”、“质量总和”。强调“参加反应”是指真正发生了反应的那部分物质，如果反应物过量，剩余的部分不能计入其中。

（五）微观剖析，揭示本质

【难点】在学生初步建立质量守恒的宏观概念后，教师引导：为什么化学反应前后物质的总质量会守恒呢？引导学生从宏观现象深入到微观本质。

教师播放电解水的微观粒子动画：水分子分裂成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子再分别组合成氢分子和氧分子。

教师引导学生分析：在这个过程中，原子的种类有没有改变？（没有）原子的数目有没有增减？（没有）原子的质量有没有变化？（质量很小，且不变）【核心目标】

学生由此得出结论：化学反应的过程，就是参加反应的各物质的原子，重新组合而生成其他物质的过程。反应前后，原子的种类不变，数目没有增减，原子的质量也没有变化。所以，化学反应前后各物质的质量总和必然相等。这就是质量守恒定律的微观解释。教师此时应引导学生构建“宏观—微观—符号”三重表征，用原子模型来理解守恒的本质。

（六）变式训练，深化理解

【高频考点】为了帮助学生更好地理解和应用质量守恒定律，教师设计一系列有梯度的练习题。

1.基础判断：下列说法是否正确？为什么？

（1）10克水加热变成10克水蒸气，该变化遵循质量守恒定律。（错，是物理变化，不是化学变化）

（2）根据质量守恒定律，2升氢气与1升氧气反应一定能生成3升水。（错，质量守恒适用于质量，不适用于体积）

2.解释现象：【重要】

（1）为什么木炭在空气中燃烧后，留下的灰烬质量比原来的木炭轻了？（木炭中的碳与空气中的氧气反应生成二氧化碳气体，逸散到空气中）

（2）为什么铁生锈后，铁锈的质量比原来的铁质量增加了？（铁与空气中的氧气、水等物质反应，增加了氧、氢等元素的质量）

3.简单计算：【热点】

（1）已知24克镁与16克氧气恰好完全反应，则生成氧化镁的质量为____克。

（2）加热10克氯酸钾和二氧化锰的混合物，充分反应后，称得剩余固体质量为7.2克，则生成氧气的质量为____克。

（七）迁移应用，拓展视野

教师介绍质量守恒定律在科学发展史中的重要地位，如拉瓦锡的经典实验。同时，引导学生将定律应用于更广泛的领域。

1.推断物质的元素组成：例如，某物质在氧气中燃烧只生成二氧化碳和水，则该物质中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。这是初中化学中推断物质组成的重要依据。【重要】

2.解释生态现象：在生态系统中，生物体的质量变化也遵循质量守恒，物质在生物与非生物环境之间不断循环。

3.联系工业生产：在化学生产中，为了提高原料利用率，需要根据质量守恒定律进行精确的原料配比，以减少浪费和污染。

（八）课堂小结与评价

学生自我梳理本节课所学知识，构建知识网络。教师从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三个维度进行总结，特别强调科学探究的一般方法（发现问题—提出假设—实验验证—得出结论—解释应用），以及严谨求实的科学态度。通过本节课的学习，我们不仅掌握了一条重要的自然规律，更学会了一种认识世界、探索真理的方法。

七、板书设计

一、探究实验

1.铁钉与硫酸铜溶液反应（密闭系统）：反应前后总质量相等

2.碳酸钠与稀盐酸反应（开放系统）：反应后质量减少（气体逸出）

3.镁条燃烧（开放系统）：反应后质量增加（增加氧气质量）

二、质量守恒定律

4.内容：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。

5.关键词：参加反应、质量总和

三、微观解释

原子种类不变→原子数目不变→原子质量不变→总质量不变

四、应用

6.解释现象

7.推断元素组成

8.简单计算

八、教学反思

本教学设计力求体现以学生发展为本的课程理念，将抽象的理论知识转化为生动的探究活动。通过对比实验的设计，