（五上）1空气的成分（教案）

skybamboo · 发表于 8 小时前

第一单元物质的变化
第1课空气的成分
第1课 空气是由哪些成分组成的？
教学内容

本课设计了“研究空气的成分”一个活动，目的是让学生通过实验，认识到空气是一种混合物，氮气和氧气是空气的主要成分。应用与拓展目的是引导学生通过搜集资料等，了解氧气和氮气的主要用途，认识到人类与空气的相互影响、相互依存关系。

教学目标
科学知识：

能说出空气是一种混合物质。

能说出氮气和氧气是空气的主要成分。

科学探究：

能从空气的组成的角度提出可探究的科学问题。2. 能通过观察、实验、查阅资料等方式获取有关空气成分的信息。科学应用：

能将所学的空气组成的知识应用到实际生活中，树立起保护空气的意识。

跨学科概念：
认识到空气是由多种气体混合组成的混合物。
教学重点
认识氮气和氧气是空气的主要成分。
教学难点
能通过观察、实验等方式获取有关空气成分的信息。
教学准备

配套材料：集气瓶、塑料盒、木条等。

自备材料：水、打火机或火柴。

注意事项：

使用火时，小心烫伤。

广口瓶为塑料材质，要与火焰保持一定距离，小心烫坏。

教学活动流程

情境与问题

P2
师：同学们，请问你用过蜡烛吗？
生：分享自己是否用过蜡烛，并说出使用场景。
师：请大家想一想，蜡烛在什么情况下会熄灭呢？
生：说出自己的想法，例如用嘴吹灭，用扇子扇灭等。
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师：让我们来做一个实验，点燃两支相同的蜡烛，用集气瓶将其中一支蜡烛罩起来，会发生什么现象呢？
用到的配套材料有塑料广口瓶、铁皮蜡烛，我自备材料有打火机或火柴。
P4
师：我们来通过实验视频来看看具体怎么操作吧！
（老师播放视频，并指导学生动手实验，也可以是老师做演示实验。）
视频内容：
点燃两只相同的蜡烛，用广口瓶将其中的一只蜡烛罩起来，观察发生了什么样的实验现象？
P5
师：你观察到了什么现象？
生：我观察到被罩起来的蜡烛熄灭了，而另一支蜡烛正常燃烧。
师：大家想一想，蜡烛为什么会熄灭呢？（引导学生发现空气或氧气的问题）
生：瓶中的空气（或氧气）被消耗。
师：燃烧和空气之间有什么关系呢？空气还有些什么秘密呢？
P6
师：这节课让我们来探究空气是由哪些成分组成的？

探究与发现

P7
师：蜡烛熄灭后，集气瓶中的空气用完了吗？
生：……
师：我们可以通过实验来研究空气的成分。
我们的配套材料有：集气瓶、塑料盒、铁皮蜡烛。
自备材料有：打火机或火柴、水。
要注意，使用火时，小心烫伤。广口瓶为塑料材质，要与火焰保持一定距离，小心烫坏。
P8
师：我们来看看实验方法吧！

在塑料盒中加入约一根指节高度的水。

点燃蜡烛，放在水中。

把集气瓶放在蜡烛上方，放在水中，观察现象。

师：这里有个提示，观察到实验现象后，继续扣住瓶内气体，后面会用到。如果漏气了，实验3就需要重新点蜡烛。

P9
师：我们来跟着视频一起动手吧！
（老师播放视频，并指导学生动手操作。）
视频内容：
在塑料盒中加入水，将蜡烛点燃，将点燃的蜡烛放入到水中，拿出广口瓶，将广口瓶扣在蜡烛上，观察发生了什么样的实验现象？
P10
师：你观察到了什么现象？
生：蜡烛熄灭了，水上升。
师：请同学们把观察到的实验现象记录在下面。

蜡烛会熄灭。

集气瓶中的水面上升。

P11
师：请同学们思考一下，为什么蜡烛熄灭后集气瓶内的水面会上升？
生：（从空气的角度总结水面上升的原因）
师：大家说的都非常好。蜡烛燃烧要消耗空气。瓶内空气总量减少，水上升填充被减少的，空气所占的空间。
P12
师：大家继续来想一想，你认为蜡烛熄灭后，集气瓶内气体的成分和原来的一样吗？剩下的气体还能支持燃烧吗？
生：不一样，不支持。
师：我们如何设计实验验证呢？
P13
师：接下来，我们就一起在做实验继续研究剩余的空气成分。用到的还是刚刚的材料，另外还需要一根木条。一起来看看实验方法。

轻轻抬起集气瓶，在集气瓶出水前，用集气瓶瓶盖盖住瓶口放好。

2. 点燃木条，使木条有红色的火星即可，错开瓶盖，把带火星的木条伸进集气瓶中，观察木条的燃烧情况。
P14
师：可以跟着视频一起来动手。
（老师播放实验视频，并指导学生动手操作。）
视频内容：
将蜡烛点燃，点燃后放入到水中，小心一点不要烫伤，然后拿出管口瓶将管口瓶扣在蜡烛上，等待蜡烛熄灭。蜡烛熄灭后，我们拿出广口瓶的盖子，小心地抬起瓶子，注意不要让水漏出去。我们将水蜡烛一起留在瓶子当中，盖上瓶子，然后翻转过来。将水拿到一边，扣好瓶子不要让里边的气体跑出来。这个时候再拿出小木棒，将小木棒点燃，点燃后稍微挥一挥，留下火星即可。然后将盖子拧一个小缝隙，很小的缝隙，将小火星伸入到瓶子当中，观察小火星的变化。
P15
师：你观察到了什么实验现象？
生：火星熄灭了。
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师：木条上的火星熄灭了，这一现象说明了什么？
生：蜡烛熄灭后，广口瓶内气体的成分和原来的不一样。瓶内剩下的气体不能支持燃烧，本身也不能燃烧。
师：请同学们综合以上几个实验的现象思考，关于空气的成分我们能得出什么结论？
P17
师：我们可以把得出的实验结论记录在活动手册上。
生：空气中至少有两种气体，一种是支持燃烧的，另一种气体是不能支持燃烧的。
P18
师：空气中支持燃烧的和不支持燃烧的气体到底是什么呢？请你阅读科学书第3页上的“科学在线”。
师：空气是由多种气体混合而成的。其中氧气可以支持燃烧，大约占空气体积的21% ；其他不支持燃烧的气体主要是氮气，大约占空气体积的 78% ；此外，还有少量的二氧化碳、水蒸气等其他气体。
应用与拓展
P19
师：人类每时每刻都离不开空气。没有空气也就没有了生命，没有了生机勃勃的地球。同学们，你们知道空气中的氧气和氮气有哪些用途吗？
生：说出自己所了解到的氧气和氮气的用途，并与全班同学分享。
师：大家想到了氧气和氮气在生活中的许多用途。让我们把结果记录在《科学活动手册》第1页中。
P20
师：接下来我们一起先来看看氧气的用途吧！

氧气最大的特性就是能够支持燃烧和供给呼吸。氧气能供给人、动物呼吸，是维持生命不可缺少的气体。抢救病人时、潜水时、消防员救火时、飞行员在高空飞行时、宇航员在太空行走时，都必须用到氧气。

由于氧气能支持燃烧，所以物体在纯氧中燃烧非常剧烈，可以产生很高的温度，在生产中也有很大的用途。例如：现代火箭装有液态的氧，使火箭的燃料燃烧时能产生很高的温度，猛烈地喷出气体，推动火箭在没有氧气的宇宙空间飞行。

氧炔焰即乙炔在空气中燃烧得到的火焰。氧炔焰的温度很高（3000 ℃以上），可以用于切割和焊接金属。在车间里、工地上，经常可以看到工人用气焊的方法焊接金属。

炼钢时，人们把氧气吹进炼钢炉，可以提高炉内的温度，使钢炼得又快又好。

P21
师：让我们把搜集到的氧气的用途记录在《科学活动手册》第1页中。潜水员需要携带供氧装置、氧炔焰用于焊接和切割金属、液态氧用作火箭的助燃剂、炼钢需要氧气。
P22
师：接下来我们一起先来看看氮气的用途吧！

液氮给手术刀降温，就成为“冷刀”。医生用“冷刀”做手术，可减少出血或不出血，手术后病人能更快康复。使用液氮为病人治疗皮肤病，效果也很好。因为液氮的气化温度是－195.8℃，因此，用来治疗皮肤病常常很容易使病变处的皮肤坏死、脱落。

P23

氮气可以用于生产氮肥。适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。

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氮气化学性质不活泼，难以和其他物质发生反应，常用作保护气体，以防止某些物体暴露于空气时被氧气氧化。用氮气填充食品包装袋，可使食品不腐烂、长期保存。

P25

氮气化学性质不活泼，难以与高温下的灯丝产生反应。另外，氮气可以阻止灯泡的钨丝挥发，否则高温时钨丝挥发，寿命也不会长久，所以充氮气就大大增加了灯泡的寿命了。

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师：让我们继续把搜集到的氮气的用途记录在《科学活动手册》第1页中。氮气可以用于医疗手术、用于生产氮肥、用于储存食品、用作灯泡填充气。
P27
师：同学们，我们通过实验一观察到被罩住蜡烛熄灭的现象，由此想要探究空气的组成成分。通过实验二发现燃烧后倒扣在水中的瓶子瓶内水位上升，推测燃烧后瓶内空气减少。又通过实验三观察到木条的火星熄灭，由此推断剩下的气体不能支持木条继续燃烧。通过阅读课本科学在线，我们了解到空气是由78%的氮气，21%的氧气和1%的二氧化碳、水蒸气等其他气体混合而成的。我们还查阅资料学习了氧气供给呼吸和做助燃剂；冶炼和焊接金属的用途。以及氮气在医疗手术、生产氮肥、填充保护气等方面的用途。
P28
师：好啦，今天的课程就上到这里了，保持好奇心，下节课再见！
知识加油站

空气组成发现史

两百多年以前，人们一直把空气看作是成分单一的物质。直到1773年，舍勒发现了空气中含有氧气，人们才纷纷开始了对空气组成的实验探索。科学界普遍认为是舍勒和普利斯特里各自独立发现了氧气，他们都是氧气的发现者。由于他们墨守陈旧的燃素学说，并没有意识到自己发现了氧气。

1775年，法国科学家拉瓦锡用定量实验测定了空气的组成。他将少量汞放在密闭容器中连续加热12天，发现银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积大约减少了1/5。1777年，拉瓦锡命名该气体为Oxygen，是由希腊文oxus-（酸）和geinomai（源）组成，即“成酸的元素”的意思。它的化学符号为O。我国清末学者徐寿把这种气体称为“羊气”，后来为了统一，取了其中的“羊”字，因是气体，又加了部首“气”字头，成为今天我们使用的“氧”字。

拉瓦锡通过定量实验得出“空气是由氮气和氧气组成”的这一结论。拉瓦锡对剩余4/5的空气进行了研究，发现，这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧。他将这种不助燃、无助于生命的气体命名为氮，意思是“不能维持生命”。其实氮气的发现早在1755年就被英国化学家布拉克发现了，另外舍勒、普利斯特、卢瑟福等化学家也都在实验过程中发现了空气中有氮气，但当时流行的燃素说让这一发现没有被引起重视。

1892年，英国物理学家瑞利发现：从空气中分离得到的氮气密度与分解含氮物质所得的氮气密度之间始终有微小的差异（相差0.0064g/L）。瑞利没有放过这一个微小的差异，他与英国化学家拉姆赛合作，经过10年的实验，终于发现空气中还存在着一种化学性质不活泼的“惰性”气体——氩气，并测定其原子量为39.95。在接下来的几年中，他们又陆续发现了氦气、氖气、氙气等稀有气体。

空气的组成

空气的成分不是固定的，随着高度的改变、气压的改变，空气的组成比例也会改变。空气主要是由氮气、氧气、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡），二氧化碳以及其他物质（如水蒸气、杂质等）组成。据2017年最新数据，空气中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡）的体积分数约为0.934%，二氧化碳的体积分数约为0.04%，其他物质（如水蒸气、杂质等）的体积分数约为0.002%。

氧气的用途

冶炼工艺：在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。时，提高鼓风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用也可以缩短冶炼时间提高产量。
化学工业：在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，以强化工艺过程，提高化肥产量。再例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等。
国防工业：是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。
医疗保健：供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：、、、、医疗抢救等时。
其它方面：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。

氮气的用途

氮气的用途有：用作保护气；延长灯泡寿命；用来储存粮食；抗氧化；制作化肥；用在医疗卫生等方面。
1、用作保护气：在常温下，氮气的化学性质比较稳定，所以可以将其作为惰性气体，用作焊接金属时的保护气。
2、延长灯泡寿命：氮气有抗氧化的功效，将其灌在灯泡里，可以防止钨丝氧化，从而延长灯泡的寿命。
3、用来储存粮食：可以用氮气来储存粮食，以免产生粮食生虫子、发霉、变质等现象。
4、抗氧化：生产玻璃时，可以将氮气作为保护气体，以免产生锡槽氧化的现象。
5、可制作化肥：可以将氮气制作化肥，它是制造叶绿素及蛋白质的原料。
6、用在医疗卫生等方面：氮气还可以用在医疗卫生等方面，该气体对医疗卫生做出了重要贡献。

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[冀教版] （五上）1空气的成分（教案）

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