初中化学九年级上册第三单元课题一第二课时教案：分子的可分性与原子的概念

初中化学九年级上册第三单元课题一第二课时教案：分子的可分性与原子的概念

一、教材与学情深度分析

教材分析

本课时内容选自人教版九年级化学上册第三单元“物质构成的奥秘”中的课题1《分子和原子》，是继第一课时“物质由微观粒子构成”之后的知识深化与核心建构环节。从教材编排的逻辑体系看，本单元是学生从宏观世界踏入微观世界的关键转折点，而本课时则是这一转折中的核心枢纽。教材通过水蒸发与水电解的对比实验，引导学生从宏观现象差异出发，追溯至微观粒子行为的本质区别，从而建立“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”这一化学学科基石性观念。

教材内容虽然篇幅不长，但蕴含的学科思想极其深刻。它首次明确提出了“原子”的概念，并将分子与原子的关系置于“化学变化”这一动态过程中进行界定，这直接触达了化学学科的本质——在原子、分子水平上研究物质的性质、组成、结构与变化规律。本课时的学习，不仅是对粒子知识的补充，更是学生化学世界观的一次根本性塑造，为后续学习质量守恒定律、化学方程式、物质分类以及整个高中阶段的物质结构理论奠定了不可动摇的认知基础。

学情分析

授课对象为九年级上学期学生，其认知发展处于皮亚杰理论中的形式运算阶段初期，具备了一定的逻辑推理和抽象思维能力，但微观想象能力仍较为薄弱。学生在第一课时已经初步认识了分子的真实存在、基本性质（体积小、质量轻、不断运动、有间隔），并能用分子观点解释一些物理变化，如扩散、挥发等。这是本课时学习的重要前概念。

然而，学生可能存在的认知障碍包括：

第一，宏观与微观的联结困难。学生习惯于观察和描述宏观现象，但将宏观现象（如气泡产生、燃烧）归因于看不见的微粒行为，需要跨越巨大的认知尺度。

第二，对“最小粒子”概念的理解容易绝对化。学生可能将“化学变化中最小粒子”理解为物质世界的终极不可分粒子，难以与后续将要学习的原子内部结构（质子、中子、电子）知识相衔接，形成认知冲突。

第三，容易混淆物理变化与化学变化中分子行为的差异。例如，认为水蒸发时水分子本身也发生了破裂。

基于以上分析，本教学设计将着重通过多重表征（宏观-微观-符号）、认知冲突和模型建构等手段，搭建思维阶梯，引导学生实现概念的自主建构与意义的深度理解。

二、教学目标设计

依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》对本单元提出的“认识物质的微观构成，知道分子、原子是构成物质的微观粒子”、“认识化学变化的基本特征”等要求，结合学科核心素养（宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想），制定如下三维教学目标：

知识与技能

1.能准确复述并理解“分子是由原子构成的”这一基本观点，并能举例说明。

2.能通过分析水电解与水蒸发的本质区别，准确描述在化学变化中分子的分裂与原子的重新组合过程。

3.能初步运用分子-原子观点，区分物理变化与化学变化，并解释一些简单的化学变化实质。

4.能正确书写氢气、氧气、水等物质的化学式，并说出其微观构成。

过程与方法

1.经历“宏观现象观察→提出微观猜想→实验证据分析→模型模拟验证→形成科学结论”的完整科学探究过程，发展科学探究能力。

2.学会运用类比、想象、模型（如球棍模型、动画模拟）等方法认识微观世界，提升微观想象与模型认知能力。

3.通过对水电解实验的定量数据分析（氢气与氧气的体积比），初步体会微观世界的规律性与定量关系。

情感态度与价值观

1.通过了解人类认识分子、原子的漫长科学史，感受科学发展的曲折性与实证精神，体会科学理论的不断完善过程。

2.在探究微观世界奥秘的过程中，激发对物质世界本原的好奇心与求知欲，建立“世界是物质的，物质是可分的”辩证唯物主义观点。

3.通过小组合作完成模型拼装与讨论，培养合作交流、严谨求实的科学态度。

三、教学重难点

教学重点

1.分子在化学变化中的可分性，以及原子是化学变化中的最小粒子。

2.从微观角度理解化学变化的实质：分子破裂成原子，原子重新组合成新分子。

教学难点

1.建立“在化学变化中，分子可分而原子不可分”的化学学科观念。

2.能主动运用分子-原子观点，对典型的物理变化和化学变化进行微观层面的分析和描述。

四、教学策略与方法

为突破重难点，实现深度学习，本设计采用基于建构主义的多重教学策略整合：

1.情境-问题驱动策略：以“一滴水的旅程”为宏观情境主线，设置环环相扣的问题链，驱动学生思维不断深入。

2.实验探究与宏观-微观-符号三重表征策略：以水电解的演示实验为核心实证，引导学生从宏观现象（两极产生气体、体积比）出发，借助微观动画和分子模型，推理微观过程，再关联化学符号（H₂O,H₂,O₂），实现三重表征的有机融合。

3.认知冲突与模型建构策略：通过对比水蒸发（物理变化）与水电解（化学变化），制造认知冲突，引导学生自主发现分子在不同变化中行为的本质差异。利用球棍模型让学生亲手“拆分”和“组合”，构建动态的化学变化微观图景。

4.信息技术融合策略：利用高精度微观模拟动画、交互式白板软件，将不可见的微观过程可视化、动态化，化解想象难题。

5.跨学科联系策略：适时联系物理学中的基本粒子概念、哲学中的物质无限可分思想，拓展学生视野，促进知识融通。

主要教学方法包括：启发式讲授法、实验演示法、小组合作探究法、模型认知法、讨论法。

五、教学准备

教师准备

1.霍夫曼水电解器演示实验装置一套，配套电源，小烧杯，木条。

2.水分子（H₂O）、氢分子（H₂）、氧分子（O₂）的球棍模型（磁吸式或分组用塑料模型）多套。

3.多媒体课件：包含水电解实验视频（特写、慢放）、微观过程动态模拟动画（水分子分解、氢原子氧原子重新组合）、相关科学史资料（道尔顿原子论、阿伏伽德罗分子说）、课堂练习与反馈系统。

4.学案（导学案）：包含预习问题、实验观察记录表、模型活动任务单、课堂梯度练习。

学生准备

1.复习第一课时分子基本性质。

2.预习教材本课时内容，思考“分子是否可以再分”。

3.分组（4-6人一组），明确小组内角色（记录员、汇报员、操作员等）。

六、教学过程实施

环节一：创设情境，温故引新——一滴水的“变”与“不变”（预计时间：8分钟）

教师活动

1.【情境导入】播放动态画面：一滴水在阳光下蒸发消失；同一滴水在通电条件下产生气泡。提问：“同学们，这同一滴水，经历了两种不同的‘变化’。从我们上节课学过的分子角度看，这两种变化中，水分子本身发生了什么变化吗？”

2.【回顾旧知】引导学生回顾：物理变化中，分子本身不变，只是分子间隔和运动状态改变。因此，水蒸发时，水分子本身不变，只是扩散到了空气中。

3.【抛出核心问题】指向电解水的画面：“那么，当水通电发生电解时，产生了氢气和氧气这两种全新的物质。这个过程还是物理变化吗？如果不是，在这个我们称之为‘化学变化’的过程中，水分子是否依然保持‘自我’，毫发无损？如果它变了，又是如何变的？今天，我们就一起化身‘微观侦探’，揭开化学变化中分子行为的秘密。”

学生活动

1.观看情境画面，回顾分子观点。

2.明确水蒸发是物理变化，分子不变。

3.针对水电解现象，产生认知冲突和探究欲望：化学变化中分子到底变不变？

设计意图

从学生已有的分子认知出发，通过对比同一物质（水）在物理变化和化学变化中的不同宏观表现，制造强烈的认知冲突，迅速聚焦本课核心问题：“化学变化中分子是否可分？”情境化的导入能有效激发学习兴趣，明确本课探究任务。

环节二：实验探究，获取证据——水电解的宏观揭秘（预计时间：12分钟）

教师活动

1.【演示实验】规范、安全地进行霍夫曼水电解器演示实验。强调观察要点：两极电极上的现象、两极产生气体的体积关系。为增强可视性，可在水中滴加少量稀硫酸或氢氧化钠溶液以增强导电性。

2.【引导观察与记录】实验过程中，用问题引导学生有序观察：“接通电源后，大家看到了什么？（两极均有气泡产生）”“两个玻璃管中液面下降速度一样吗？这说明了什么？（产生气体的体积不同）”

3.【检验气体，确立产物】用带火星的木条检验与电源正极相连的玻璃管中的气体（木条复燃，证明是氧气）；用点燃的小木条检验与电源负极相连的玻璃管中的气体（气体能燃烧，发出淡蓝色火焰，证明是氢气）。并准确测量并展示氢气与氧气的体积比约为2:1。

4.【归纳宏观结论】引导学生总结实验事实：水在通电条件下，分解生成了氢气和氧气，且氢气与氧气的体积比为2:1。这是一个产生新物质的化学变化。板书：水→（通电）→氢气+氧气。

学生活动

1.分组合作，按照学案上的“实验观察记录表”要求，认真观察实验现象，准确记录。

2.参与气体检验的推测与验证过程，明确化学变化的宏观特征：有新物质生成。

3.根据观察结果，归纳出水电解的宏观事实。

设计意图

化学是一门以实验为基础的科学。通过规范的演示实验，为学生提供最直接、最可信的宏观证据。引导学生有序观察、记录和分析，培养其科学观察与证据意识。明确的宏观结论（水分解成氢气和氧气）是后续进行微观推测的基石。定量数据（体积比2:1）为后续的微观推理埋下了重要伏笔。

环节三：模型认知，推理本质——从宏观到微观的思维跨越（预计时间：20分钟）

这是本节课最核心、最关键的思维建构环节。

教师活动

1.【提出问题，驱动微观思考】“宏观上，水变成了氢气和氧气。那么，在微观的分子世界里，到底上演了怎样一幕戏剧？请同学们以小组为单位，利用老师提供的分子模型（水分子、氢分子、氧分子）和学案上的提示，尝试‘演绎’水电解的微观过程。”

2.【活动一：认识分子构成】先不急于拆解，而是引导学生观察水分子的球棍模型（两个白色小球代表氢原子，一个红色小球代表氧原子，用短棍连接）。提问：“一个水分子由什么构成？”引导学生得出：分子是由原子构成的。同样的方式认识氢气分子（H-H）、氧气分子（O=O）。板书：分子由原子构成。

3.【活动二：模拟化学变化】提出关键任务：“现在，请你们模拟水通电的过程。假设每个水分子模型代表一杯水中的无数水分子之一。在‘通电’这个条件下，它们会发生什么？尝试用模型摆出来。”教师巡视指导，重点关注学生如何处理“水分子”变成“氢分子”和“氧分子”的过程。

4.【小组展示与冲突引发】邀请不同做法的小组展示。通常会有两种思路：一种是把整个水分子直接变成氢分子或氧分子（错误）；另一种是将水分子拆开，再用拆出的“零件”拼成新的分子。教师抓住后者，追问：“为什么要把水分子拆开？直接变不行吗？”引导学生辩论，认识到不同种类的分子（水、氢气、氧气）是由不同种类和数量的原子以特定方式构成的，无法直接“变形”，必须先“拆解”成更基本的单元。

5.【动画验证，形成结论】播放水电解的微观模拟动画：通电→水分子分解为氢原子和氧原子→氢原子两两结合成氢分子→氧原子两两结合成氧分子。动画清晰展示分子破裂和原子重组的过程。教师结合动画，精讲化学变化的微观实质：在化学变化中，分子可以分成原子，原子不能再分，而是重新组合成新的分子。板书核心结论：化学变化的微观实质：分子破裂→原子重组→新分子形成。

6.【深化理解，解读数据】回到宏观体积比2:1。“为什么氢气和氧气的体积比是2:1？从我们刚才得出的微观过程能找到原因吗？”引导学生从微观角度分析：每个水分子分解出2个H原子和1个O原子；每2个H原子结合成1个H₂分子，每2个O原子结合成1个O₂分子。因此，水分子个数:氢气分子个数:氧气分子个数=2:2:1。在相同条件下，气体分子个数比等于体积比，所以氢气与氧气体积比为2:1。这建立了宏观定量现象与微观粒子行为之间的桥梁。

学生活动

1.小组合作，观察分子模型，明确分子由原子构成。

2.动手操作模型，积极讨论、尝试演绎水电解的微观过程，经历思维冲突和碰撞。

3.观看微观动画，与自己构建的模型进行对比、修正，形成正确的微观图景。

4.在教师引导下，从微观角度解释氢气与氧气的体积比，体会微观世界的规律性。

设计意图

通过“模型操作→观点碰撞→动画验证→理论提升”的渐进式探究，将抽象的微观过程转化为学生可动手、可观察、可争论的具体活动。这一过程充分发挥了学生的主体性，使核心概念的生成不是被动灌输，而是主动建构。将宏观定量数据与微观解释相结合，提升了思维的深度和严谨性，初步渗透了“量”的观念。

环节四：对比辨析，概念升华——分子与原子的关系界定（预计时间：10分钟）

教师活动

1.【对比归纳】呈现并引导学生完成以下对比图：

变化类型：水蒸发（物理变化）vs.水电解（化学变化）

宏观特征：状态改变，无新物质vs.有新物质（H₂、O₂）生成

微观过程：水分子间隔增大，运动加快，水分子本身不变vs.水分子破裂为H、O原子，原子重新组合成H₂分子和O₂分子

分子是否变化：不变vs.改变（破裂）

原子是否变化：不涉及原子层面的变化vs.原子种类、数目不变，但组合方式改变

2.【提炼核心概念】基于对比，引导学生自主提炼：

1.3.分子的可分性：在化学变化中，分子是可以再分的。

2.4.原子的概念：原子是化学变化中的最小粒子。（强调“化学变化中”这一界定条件的重要性，为将来学习原子内部结构留有余地）。

3.5.分子与原子的根本区别：在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分。

4.6.分子与原子的联系：分子由原子构成；原子可以构成分子，也可以直接构成物质（如金属、稀有气体）。

7.【哲学思辨，拓展视野】简要介绍从古代原子学说到道尔顿原子论，再到现代量子力学对原子认识的深化。指出“原子是化学变化中的最小粒子”是化学学科的界定，并不意味着原子是物质世界的终极不可分粒子。引导学生树立“物质是无限可分的，但分到某一层次，其性质会发生根本变化”的辩证观点。

学生活动

1.在教师引导下，系统对比物理变化与化学变化的微观本质区别。

2.参与核心概念的提炼与表述，修正和完善自己的笔记。

3.聆听科学史介绍，从更广阔的视角理解“原子”概念，感悟科学认识的相对性和发展性。

设计意图

通过系统化的对比，将新旧知识（物理变化与化学变化）联系起来，形成清晰的知识网络，巩固和深化对化学变化微观实质的理解。精炼核心概念，明确分子与原子的辩证关系。引入科学史和哲学观点，避免了学生形成僵化、绝对化的原子观，培养了其发展的、辩证的科学世界观，体现了学科育人价值。

环节五：迁移应用，巩固深化——微观视角看世界（预计时间：8分钟）

教师活动

1.【基础应用】出示几组变化，要求学生从微观角度进行判断和解释：

a.氧化汞受热分解生成汞和氧气。

b.碘升华。

c.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢。

（引导学生用“分子破裂-原子重组”的模型进行分析和描述）

2.【挑战应用】出示教材或自编的图示题：用不同形状的圆圈表示不同种类的原子，展示某反应前后“分子”的种类和数量变化，要求学生判断是否为化学变化，并描述微观过程。

3.【生活应用】讨论：“为什么说‘蜡烛燃烧后消失了吗？’请从分子-原子的角度给予解释。”

4.【课堂小结】引导学生以思维导图或关键词串联的方式，自主总结本课所学核心内容。

学生活动

1.独立思考，完成应用练习。

2.小组交流讨论，相互解释，修正观点。

3.参与生活问题的讨论，尝试用所学知识解释身边的化学现象。

4.构建本课知识体系，进行课堂小结。

设计意图

通过阶梯式的应用练习，将新建构的微观观念应用于分析和解决实际问题，实现知识的迁移和内化。从简单判断到图示分析再到生活解释，层层递进，检测并巩固学习效果。自主小结帮助学生梳理知识脉络，形成结构化认知。

环节六：布置作业，延伸学习（预计时间：2分钟）

分层作业设计

1.基础作业（必做）：完成教材课后相关习题；绘制“水电解”的微观过程示意图，并配以文字说明。

2.拓展作业（选做A）：查阅资料，了解拉瓦锡、普利斯特里等科学家研究水的组成的经典实验，写一篇300字左右的科学小故事《水的真面目是如何被揭开的？》。

3.探究作业（选做B）：寻找家中或生活中的一个化学变化实例（如食物腐败、铁生锈），尝试从分子、原子角度分析其可能的变化过程，并与父母或同学分享你的“微观推理”。

设计意图

基础作业巩固双基；拓展作业融入科学史，提升科学人文素养；探究作业将学习引向生活，培养持续探究的兴趣和能力。分层设计尊重了学生的个体差异。

七、板书设计

采用提纲式与图解式相结合的板书，力求清晰、直观、有逻辑地呈现本课知识结构。

第三单元物质构成的奥秘

课题1分子和原子（第二课时）

一、水电解的宏观事实

水（H₂O）通电→氢气（H₂）+氧气（O₂）（体积比2:1）

（化学变化：有新物质生成）

二、化学变化的微观实质

1.分子