人教版九年级化学上册第三单元课题1“分子可以分为原子”教案

人教版九年级化学上册第三单元课题1“分子可以分为原子”教案

一、教学背景分析

（一）课标与教材分析

本节课内容隶属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》“物质组成与结构”主题下的核心概念。课程标准明确指出，学生需认识物质的微观构成，知道分子、原子等都是构成物质的粒子，并能够运用分子、原子的观点解释物理变化和化学变化的本质区别。本课是继第一课时“物质由微观粒子构成”之后，对分子本身结构的深入剖析，是学生从宏观世界步入微观世界，理解化学变化本质的枢纽性节点，在整个初中化学知识体系中起着承上启下的关键作用。教材通过水电解的微观模拟动画和讨论，引导学生认识到分子在化学变化中可以再分，而原子是化学变化中的最小粒子，从而建立起“分子-原子”的层级认识模型，为后续学习元素、化学式及质量守恒定律奠定坚实的理论基础。

（二）学情分析

授课对象为九年级上学期学生。他们的认知发展处于从具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期，抽象逻辑思维能力正在快速发展但尚未成熟。学生在前一课时已经初步建立了“物质是由分子、原子等微小粒子构成的”这一观念，并了解了分子的基本性质（如运动、间隔），这为本课学习提供了认知起点。然而，将宏观的化学现象与微观的粒子行为（特别是分裂与重组）进行关联想象，对学生而言仍存在较大困难。他们容易将宏观的“分裂”概念机械地迁移到微观世界，可能产生“分子可以无限分割”或“物理变化中分子也能分裂”等迷思概念。此外，学生对“最小粒子”的绝对性与相对性理解，以及从微观视角区分物理变化与化学变化的能力，都需要在本课中通过精心设计的认知冲突和模型建构活动来加以发展和巩固。

（三）核心素养发展指向

本节课旨在通过微观探析与模型认知，系统发展学生的化学核心素养。

1.宏观辨识与微观探析：引导学生从宏观上观察水电解生成氢气和氧气的实验现象，进而通过想象、推理和模型模拟，探析水分子分解为氢原子和氧原子，原子重新组合成氢分子和氧分子的微观过程，建立“宏观-微观-符号”三重表征的初步联系。

2.变化观念与平衡思想：使学生理解化学变化的本质是分子破裂成原子，原子重新组合成新分子的过程。在此过程中，原子的种类和数目不变，从而初步孕育物质不灭和转化守恒的思想。

3.证据推理与模型认知：以实验现象为证据，推理微观过程；通过球棍模型、动画模拟等认知工具，建构“分子可分为原子，原子是化学变化中最小粒子”的认知模型，并运用该模型解释相关化学变化。

4.科学探究与创新意识：设计探究性问题链，鼓励学生基于证据提出关于微观过程的假设，并通过小组合作利用模型进行验证和表达，培养科学探究的兴趣和严谨求实的科学态度。

5.科学精神与社会责任：通过介绍扫描隧道显微镜等现代科技在观察微观世界方面的突破，感受科学技术的进步对人类认识自然的推动作用，体会科学理论的不断发展和完善。

二、教学目标

（一）教学目标

1.通过分析水电解的宏观实验现象与微观模拟动画，能准确陈述“在化学变化中，分子可以分成原子，原子可以重新组合成新的分子”这一结论，并能从原子角度阐述化学变化的本质。

2.通过对比水蒸发与水电解的微观过程，能清晰辨析物理变化与化学变化的微观区别，并能运用分子、原子的观点解释一些简单的物理变化和化学变化。

3.通过小组合作搭建分子模型模拟化学变化的过程，初步建立“分子-原子”的层级模型，并能用文字或图示表达简单化学变化的微观实质。

4.通过了解人类认识分子、原子的历史脉络与现代观测技术，认识到科学认识是不断深化和发展的过程，感受微观世界的奇妙，增强学习化学的内在驱动力。

（二）教学重难点

教学重点：理解化学变化中分子可分而原子不可分；能用分子、原子的观点解释化学变化和物理变化的本质区别。

教学难点：从微观角度理解化学变化的本质，建立“在化学变化中分子破裂成原子，原子重新组合成新分子”的认知模型。

三、教学策略与方法

为有效突破重难点，达成教学目标，本节课将采用“启发-探究-建构”为主导的教学范式，融合多种策略与方法：

1.情境激疑法：利用“家庭消毒制氧机”的真实生活情境和史实情境（道尔顿原子论）导入，引发认知冲突，激发探究欲望。

2.实验演示与数字化模拟结合法：通过演示实验提供宏观现象证据，利用高精度三维动画模拟提供直观的微观图景，将不可见的微观过程可视化，架设“宏观-微观”桥梁。

3.模型建构与小组合作探究法：学生以小组为单位，利用不同颜色、大小的黏土或球棍模型，动手搭建水分子、氢分子、氧分子模型，并通过“拆分-重组”的实操过程，自主建构化学变化的微观模型，将抽象思维外显化、具象化。

4.对比分析法：系统对比物理变化（水蒸发）与化学变化（水电解）的宏观现象、微观过程、分子与原子的行为差异，通过表格归纳，形成清晰的认识结构。

5.问题链驱动法：设计由浅入深、环环相扣的问题链，引导学生思维层层递进，从现象描述到本质剖析，从知识理解到迁移应用。

四、教学准备

1.教师准备：

1.2.实验器材：霍夫曼电解水装置（或自制简易电解水装置）、学生电源、导线、火柴、小木条、烧杯。

2.3.药品：稀硫酸（增强水的导电性）。

3.4.多媒体课件：包含水电解实验视频（多角度、慢放）、高精度三维微观模拟动画（水分子分解、原子重组）、物理变化与化学变化对比图、科学家介绍图文、课堂练习题。

4.5.模型教具：大型球棍模型（课堂演示用）。

5.6.学生分组探究材料：每组一套原子模型（如不同颜色和大小的小球代表氢原子和氧原子，连接杆代表化学键）。

6.7.学案：包含预习问题、探究活动记录表、对比分析表格、分层巩固练习。

8.学生准备：

1.9.复习第一课时“分子基本性质”。

2.10.预习教材本课内容，思考“分子是否还可以再分”。

3.11.按小组就坐，便于合作探究。

五、教学过程

（一）创设情境，课题疑始（预计时间：8分钟）

【教学活动1：生活情境链接】

教师展示一台家用便携式制氧机的图片或实物，并提出问题：“这款设备可以通过电解水的方式产生氧气，用于家庭保健或应急。我们知道，吸入的是氧气，那么，通电后，水（H₂O）是如何变成氧气（O₂）的呢？水中的另一种元素氢又去了哪里？”

学生基于生活经验和已有知识可能产生多种猜测：水“分解”了？水分子“破碎”了？水分子“变”成了氧分子？

【教学活动2：史实情境回溯】

教师简要讲述：“早在两千多年前，东西方的哲学家就猜测物质是由不可再分的基本单元构成的。直到19世纪初，英国科学家道尔顿提出了近代原子学说，他认为原子是不可再分的实心球体，物质由原子构成，化学变化只是原子的重新排列。那么，道尔顿的观点完全正确吗？我们今天所认识的分子和原子，与他所描述的完全一致吗？”

此环节旨在制造认知冲突，既联系现代科技，又回顾科学史，点明科学认识的相对性和发展性，将学生的思维聚焦于本节课的核心问题：分子是否可分？在什么条件下可分？原子是否真的不可分？

（二）实验探究，宏观切入（预计时间：10分钟）

【教学活动3：演示实验——水的电解】

教师组装并演示霍夫曼电解水实验。

1.操作与观察：接通直流电源，引导学生仔细观察两极产生的气泡速率、体积比（约2:1）。用燃着的木条检验阴极产生的气体（气体燃烧，发出淡蓝色火焰，证明是氢气）；用带火星的木条检验阳极产生的气体（木条复燃，证明是氧气）。

2.现象记录与表述：要求学生用规范的语言描述实验现象：“通电后，两极均有气体产生；阴极与阳极产生的气体体积比约为2:1；阴极产生的气体能燃烧，是氢气；阳极产生的气体能使带火星的木条复燃，是氧气。”

3.初步结论：引导学生得出宏观结论：“水在通电的条件下，发生了化学变化，生成了氢气和氧气。”板书：水→（通电）→氢气+氧气。

【设计意图】通过规范、清晰的演示实验，为学生提供无可争议的宏观事实证据。这是所有微观推理的起点，培养了学生观察、描述和根据实验现象得出结论的科学探究基本能力。

（三）动画模拟，微观揭秘（预计时间：12分钟）

【教学活动4：微观过程推理与模拟】

教师提出驱动性问题链：

问题1：“从宏观上，我们看到水变成了氢气和氧气。请大家想象一下，在微观世界里，这个过程可能是怎样进行的？水分子（H₂O）直接‘变’成了氢分子（H₂）和氧分子（O₂）吗？”

学生思考并发表初步猜想。可能有的学生能联想到分子先分开。

问题2：“如果水分子直接变成了氢分子和氧分子，那么一个水分子（H₂O）能生成一个氢分子（H₂）和一个氧分子（O₂）吗？从组成上分析，这可行吗？为什么？”

引导学生从原子种类和数量角度分析：一个H₂O含有2个H原子和1个O原子，而一个H₂含有2个H原子，一个O₂含有2个O原子。显然，原子数目不匹配。学生因此会推理出，可能需要多个水分子参与，且水分子本身的结构可能发生了变化。

问题3（核心问题）：“那么，在水电解这个化学变化中，水分子到底经历了什么？构成水分子的氢原子和氧原子，命运又如何？”

此时，教师播放精心制作的三维微观模拟动画。

动画第一遍：全景展示。多个水分子聚集，通电后，水分子开始运动加剧，分子间的距离增大。接着，水分子中的化学键断裂，每个水分子分解成两个氢原子和一个氧原子。

动画第二遍：特写展示。聚焦于一个水分子的分解过程：H-O键断裂。

动画第三遍：组合展示。分解后，两个氢原子结合形成一个氢分子（H₂），两个氧原子结合形成一个氧分子（O₂）。大量氢分子聚集形成氢气，大量氧分子聚集形成氧气。

播放过程中，教师同步进行解说，强调关键节点：“看，水分子在通电条件下分裂了……分成了什么？对，氢原子和氧原子，原子在化学变化中没有变成其他原子……再看，这些原子并没有孤立存在，它们迅速重新组合……相同的原子两两结合，形成了新的分子。”

【教学活动5：归纳核心概念】

动画播放结束后，教师引导学生用自己的语言描述所看到的微观过程。随后，师生共同提炼并板书本节课最核心的结论：

1.化学变化的微观实质：在化学变化中，分子可以分成原子，原子又可以重新组合成新的分子。

2.原子的定义（在化学变化中）：原子是化学变化中的最小粒子。（强调“化学变化中”这一前提，为高中学习原子结构埋下伏笔）

3.化学变化中分子与原子的行为与关系：分子发生改变（种类、数目可能变），原子不发生改变（种类、数目、质量不变）。

（四）模型建构，深化理解（预计时间：15分钟）

【教学活动6：小组合作——动手模拟化学变化】

为将抽象的微观思维转化为具体的操作体验，开展分组模型建构活动。

1.任务发布：各小组利用提供的模型材料（如蓝色小球代表氧原子，白色小球代表氢原子，短棍代表化学键），首先搭建2个水分子模型。

2.模拟过程：

1.3.第一步（拆分）：模拟“通电”，将代表水分子中化学键的短棍拆开，使2个水分子“分解”成4个独立的氢原子和2个独立的氧原子。体会“分子可分”。

2.4.第二步（重组）：用这些原子重新组合。要求：4个氢原子两两结合，形成2个氢分子；2个氧原子结合，形成1个氧分子。体会“原子重新组合”及“原子是化学变化中的最小粒子”（小球本身未被拆分）。

5.表达与交流：每组派代表用自己组的模型向全班展示并解说水电解的微观过程。鼓励学生使用“分解”、“氢原子”、“氧原子”、“结合”、“氢分子”、“氧分子”等术语。

6.教师点评与提升：教师在巡视和听取汇报时，强调模型的意义——模型是对真实世界的简化和模拟，小球和棍子并非原子和化学键本身，但能帮助我们理解其关系和变化。同时，引导学生发现并总结：反应前后，原子的种类和数目没有变化。

【设计意图】“做中学”是突破微观想象难点的最有效手段之一。通过亲手“拆分”和“重组”，学生将内在的思维过程外显化，深刻内化了“分子可分、原子重组”的认知模型，并体验了科学建模的过程和方法。

（五）对比辨析，形成网络（预计时间：10分钟）

【教学活动7：对比物理变化与化学变化】

教师提出问题：“我们已经从微观角度揭秘了水电解这一化学变化。那么，对于上一节课学习过的水蒸发（物理变化），从分子和原子的角度看，过程又是怎样的呢？”

1.学生回顾与描述：学生回忆水蒸发的现象（液态水变成水蒸气），并从微观角度描述：水分子本身没有改变，只是分子间的间隔增大了，运动速度加快了。

2.动画对比：播放水蒸发（物理变化）与水电解（化学变化）的并列对比动画。一边是水分子间隔增大但分子完好无损，另一边是水分子破裂、原子重组。

3.表格归纳：引导学生共同完成学案上的对比表格。

变化类型

宏观特征

微观过程（分子、原子行为）

变化结果

物理变化（如水蒸发）

无新物质生成

分子本身不变，仅分子间隔和运动速率改变

分子种类不变，物质种类不变

化学变化（如水电解）

有新物质生成

分子分裂成原子，原子重新组合成新分子

分子种类改变，物质种类改变

1.结论升华：师生共同总结：物理变化和化学变化的根本区别在于是否生成新物质，其微观本质在于变化中分子是否发生了改变。在化学变化中，原子是“最小粒子”，是变化的“基石”；分子是保持物质化学性质的最小粒子，但在化学变化中会发生改变。

（六）迁移应用，巩固提升（预计时间：10分钟）

【教学活动8：分层应用练习】

教师出示一系列基于真实情境的问题，由易到难，层层递进，检测并巩固学习效果。

基础应用：

1.从微观角度解释“汞在空气中加热生成氧化汞”这一化学变化。

2.判断“冰融化成水”和“氢气在氯气中燃烧生成氯化氢”这两个变化，从微观上看分子分别发生了什么变化？

能力提升：

3.下图是某化学反应的微观示意图（教师可描述或简单绘制：○代表氧原子，●代表氢原子，反应前是几个H₂和O₂分子，反应后是几个H₂O分子）。请回答：该反应中，哪些分子发生了变化？反应前后，原子的种类和数目有何特点？

4.讨论：有人说“在化学变化中，分子先分成原子，原子再组合成新分子，所以原子是构成物质的最小粒子。”这种说法严密吗？为什么？（强调“在化学变化中”这个限定词的重要性）

拓展延伸：

5.查阅资料，了解扫描隧道显微镜（STM）是如何“看见”原子并操纵原子的。写一篇100字左右的短文，谈谈你的感受。

【教学活动9：课堂小结与体系建构】

教师引导学生以思维导图的形式进行课堂小结。中心主题为“分子可以分为原子”，主要分支包括：证据（水电解实验）、微观实质、核心结论（分子的可分性、原子的最小性）、应用（解释物理变化与化学变化的本质）。鼓励学生自主构建，将本课时知识结构化、网络化。

（七）布置作业，延伸探究

1.必做作业：完成教材课后相关习题；用分子、原子的观点书面解释“蜡烛燃烧”这一过程中包含的物理变化和化学变化。

2.选做作业（二选一）：

1.3.制作一个简单的科普海报，向小学生介绍“看不见的微观世界：分子和原子的故事”。

2.4.查找“原子”一词在中西方古代哲学中的含义，与近代科学中的“原子”概念进行比较，写一份简要的对比报告。

六、板书设计

板书采用提纲式与图示式相结合的方式，力求清晰、直观地呈现知识脉络和逻辑关系。

第三单元课题1分子和原子（第二课时）

一、水的电解实验（宏观）

水（H₂O）通电

→氢气（H₂）+氧气（O₂）

二、化学变化的微观实质（核心）

1.过程：分子→分裂→原子→重新组合→新分子

（以水电解为例：H₂O→H、O→H₂、O₂）

2.结论：

1.3.在化学变化中，分子可以分成原子，原子又可以重新组合成新的分子。

2.4.原子是化学变化中的最小粒子。（前提：化学变化中）

三、物理变化vs.化学变化（微观辨析）

1.物理变化：分子本身不变，间隔、运动改变。

（例：水蒸发：H₂O(l)→H₂O(g)）

2.化学变化：分子分裂，原子重组，生成新分子。

（例：水电解：H₂O→H₂+O₂）

四、模型认知

分子：保持物质化学性质的最小粒子。

原子：化学变化中的最小粒子。

（板书右侧可预留区域，用于课堂即时绘制简单的微观示意图或学生板演）

七、教学反思与预设

本节课的设计力图体现“以学生为中心，以探究为主线，以素养发展为宗旨”的现代教