噴泉原理教學設計

1、創(chuàng)設教學情境探究實驗原理 “噴泉原理”教學設計貴陽市化學學會 張偉路摘要：以基礎實驗為切入點創(chuàng)設教學情境，對噴泉實驗的原理、操作、條件、現(xiàn)象、結論、關鍵進行了討論，歸納出噴泉實驗的實質，探究如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和科學素養(yǎng)。關鍵詞：噴泉實驗；創(chuàng)新精神；教學設計；教學情景一、設計理念高中化學課程是科學教育的重要組成部分?；瘜W教學的目的旨在提高學生的思想道德品質、文化科學知識、審美情趣和身體心理素質，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、實踐能力、終生學習能力和適應社會生存能力，促進學生的全面發(fā)展?？茖W的核心是探究，科學探究的過程就是解決問題的過程?；瘜W是一門以實驗為基礎的學科。實驗探究是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題

2、、獲取知識、提高能力的重要途徑。教學中要引導學生對實驗產生興趣，注重學生實驗技能的培養(yǎng)，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)問題、敢于質疑、大膽求證和改進，開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。二、教學情況分析1、教材分析噴泉實驗是中學化學的一個重要性質實驗，也是一種自然現(xiàn)象。該實驗的目的是驗證氨氣極易溶于水。由于該實驗的趣味性強，效果直觀明顯，從而為學生的學習和設計化學實驗提供了廣闊的思維空間。教學實踐中認真挖掘實驗原理和影響實驗成功的因素，就能設計出一系列噴泉實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。噴泉實驗的原理是：凡是化學反應結果能形成體系內外壓強差的實驗，均可設計成噴泉實驗。實驗的具體方法是在干燥的圓底燒瓶內收集滿干

3、燥的氨氣，利用膠頭滴管擠出的少量水溶解大量的氣體，使圓底燒瓶內的壓強減小，當打開止水夾后內外有較大的壓強差，在外界氣壓的作用下，燒杯內的水沿著導管向燒瓶內運動而產生噴泉。實驗成功的條件是：裝置要干燥、裝置要氣密性好、氣體要收集滿。2、學情分析通過氨及氨鹽的學習，學生已經掌握了氨極易溶于水；在常溫常壓下1體積的水中能溶解約700體積的氨；氨溶于水時，大部分NH3與H2O結合形成一水合氨，一水合氨部分電離成NH4+和OH-而呈弱堿性，使酚酞試液變紅等有關知識。通過高一年級的學習，學生還掌握了氯氣、二氧化碳氣體、二氧化硫氣體、硫化氫氣體通常狀況下在水中的溶解情況，為“噴泉”原理的探究奠定了基礎。如何

4、通過具體的實驗案例分析實驗實質，突破定勢思維進行實驗探究、實驗設計、實驗創(chuàng)新是學生感到困難度最大的部分。這就需要教師在教學過程中適時、適當、有針對性地創(chuàng)設實驗情境進行引導和啟發(fā)，提高和培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新能力。三、教學目標1、知識和技能（1）噴泉實驗產生的原因；（2）噴泉實驗產生的條件；（3）噴泉實驗的原理；（4）噴泉實驗原理在中學化學實驗中的運用；（5）培養(yǎng)學生實驗設計的能力。2、過程與方法（1）創(chuàng)設情境 提出問題 實驗探究 歸納原理 創(chuàng)新運用。（2）實驗方案的完善、設計、評價、創(chuàng)新、運用。3、情感態(tài)度與價值觀（1）培養(yǎng)學生科學方法和探索勇氣 （2）培養(yǎng)學生多角度、多方向、新穎獨特地提出問題和

5、解決問題的能力。四、 教學過程 （一）創(chuàng)設情境用課件重溫教科書上氨氣的噴泉實驗，引導學生關注實驗操作、實驗條件、實驗現(xiàn)象、實驗依據(jù)、實驗關鍵，引出課題。圖1水實驗操作：在干燥的圓底燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預先吸入水）的塞子塞緊瓶口，立即倒置燒瓶；使玻璃管插入盛有水的燒杯里（水里事先加入少量酚酞試液），按圖1安裝好裝置；打開橡皮管上的夾子，擠壓滴管的膠頭，使少量水進入燒瓶；實驗現(xiàn)象：燒杯里的水由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉；燒瓶內液體變成紅色；實驗分析：利用膠頭滴管擠出的少量水溶解大量的氨氣 ，使燒瓶內的壓強減小, 當打開止水夾后內外有較大的壓強差, 在外界氣壓的作用下, 燒杯內的

6、水沿著導管向燒瓶內運動而產生噴泉。實驗依據(jù)：氨極易溶于水。氨水顯弱堿性，能使酚酞試液變紅；實驗關鍵：裝置氣密性良好；燒瓶要干燥；氣體要充滿燒瓶；膠頭滴管中預先吸滿水；滴管中擠入的液體不能太少。（二）提出問題1、怎樣引發(fā)噴泉實驗？2、噴泉實驗發(fā)生的條件、現(xiàn)象、關鍵是什么？3、氨氣為什么可以做噴泉實驗？4、噴泉實驗的原理是什么？5、利用噴泉實驗原理進行的實驗或實驗現(xiàn)象有哪些？6、能否設計出其它的噴泉實驗？（三）實驗探究根據(jù)氨氣的噴泉實驗，引導學生探究以下實驗。1、中學化學中，除氨氣之外，能用圖1裝置完成噴泉實驗的氣體有哪些？2、下列組合中能用圖1裝置完成噴泉實驗的有哪些？A. HCl 和H2O B

7、. O2和H2O C. Cl2和KOH溶液 D. CO 和 NaOH溶液 E.NO和H2O F. NO2和H2O 3、若圖1裝置的燒杯中是氫氧化鈉溶液，燒瓶中是二氧化碳氣體，能發(fā)生噴泉實驗嗎？為什么？ 4、圖2裝置中沒有滴管，怎樣引發(fā)噴泉實驗？為什么？5、在圖3裝置的錐形瓶外放一水槽，錐形瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質，產生了噴泉實驗，水槽中加入的物質可能是什么？其原因是什么？ A 濃H2SO4 B 食鹽 C 硝酸鉀 D 硫酸銅圖26、哪些固體物質能使圖4裝置發(fā)生噴泉實驗？為什么？ 7、圖5裝置能發(fā)生噴泉實驗嗎？現(xiàn)象是什么？HClNaOH溶液NH3圖5圖4通過圖1裝置讓學

8、生認識到HCl、 HBr 、 SO2 、 H2S 、 Cl2 等可溶于水的氣體均可完成噴泉實驗；燒瓶中的HCl、Cl2、NO2能與燒杯中的液體H2O和KOH溶液反應，也能形成噴泉實驗；二氧化碳氣體能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應，使燒瓶中的壓強驟減，從而形成噴泉實驗。圖2裝置讓學生認識到若用冷、熱毛巾包在圓底燒瓶外，可使圓底燒瓶內的氣體熱脹冷縮，:打開止水夾，產生壓強差而引發(fā)噴泉實驗。圖3裝置使學生認識到利用濃硫酸溶于水時放出大量的熱，水槽中溶液的溫度升高，酒精（沸點78oC）揮發(fā)加快，錐形瓶內氣體壓強增大而產生壓強差形成噴泉。圖4裝置使學生認識到在點燃的條件下，金屬鈉、紅磷等。金屬鈉、紅磷與圓底燒瓶

9、中的氧氣反應生成的Na2O2 和 P2O5 都是固體，使燒瓶中的壓強劇減形成噴泉。過圖5裝置使學生認識到氨氣與氯化氫氣體發(fā)生反應，生成白色小顆粒的固體氯化銨，使燒瓶中的壓強驟減而引發(fā)了“發(fā)煙噴泉”。通過實驗探究的流交、討論 引導、啟發(fā)、思考，學生形成的共識是：實驗探究1是切入點與基礎， 實驗探究2、3則是噴泉實驗的延伸與升華，實驗探究4對實驗裝置進行了改裝，實驗探究5是噴泉實驗的拓展與深化，實驗探究6、7是噴泉原理的遷移拓展。學生經過歸納整理后體會到，不用膠頭滴管也能引發(fā)噴泉實驗；噴泉產生的途徑有減小內壓和增大外壓兩種方法；由液面壓強差導致液體的轉移和流動是噴泉現(xiàn)象的本質。（四）歸納原理通過對

10、噴泉實驗的實質、途徑和方法的總結歸納得出：噴泉實驗的實質：由于液面壓強導致液體的轉移和流動。噴泉實驗的途徑：減小內壓法、增大外壓法。 噴泉實驗的方法：用物理方法減小上部空間壓強或增大下部空間壓強；用極溶于水的氣體使上部空間壓強減?。挥没瘜W反應的方法產生壓強差。噴泉實驗的原理：利用燒瓶內的氣體易溶于水（或其他液體）而使其內部氣壓急劇減小，在壓強差的作用下，燒杯中的水（或其他溶液）被壓入燒瓶內形成“噴泉”。 “噴泉”是一種外在表現(xiàn)形式，顯示的是瓶內外氣體壓強的差異。（五）創(chuàng)新運用1、用雙孔橡皮塞、兩根玻璃管、裝液體的燒瓶、燒杯、玻璃棒、分液漏斗；二氧化錳、水、 雙氧水；根據(jù)H2O2 的性質設計噴泉

11、實驗。 H2O2 的分解形成的噴泉圖6這個實驗設計的目的是考查學生是否能在掌握噴泉原理的基礎上通過逆向思維認識到用二氧化錳作催化劑加快了雙氧水的分解（見圖6），“由于瓶內氧氣的生成使壓力驟增，瓶中的水從尖嘴處壓出，使液體由內向外噴形成噴泉”，從而培養(yǎng)學生的實驗設計能力和創(chuàng)新能力。圖72、用鐵架臺、燒杯、雙孔橡皮塞、帶濾紙的漏斗、兩根玻璃管、裝液體的燒瓶 ，濁液 ，設計成“自動加液過濾器”。 這個實驗設計的目的是使學生體會到提取信息的重要性和掌握研究問題的科學方法、科學態(tài)度，通過聯(lián)想得出自動過濾加液的原理是；過濾時，濁液沿B管流入漏斗，當漏斗中的液面封住A管下端管口時，燒瓶成為密封裝置，此時燒瓶內的液體在重力作用下，還要繼續(xù)流出，造成燒瓶內氣壓減小當燒瓶內氣壓減小到一定時，燒瓶中的濁液停止流出，隨著過濾的進行，漏斗中的液面逐漸下降，當A管下端管口又露出液面時，空氣又進入燒瓶，液體又流入漏斗。五、教學反思1、知識容量大，綜合性強，涉及面寬泛，體現(xiàn)了化學學科的特點；2、以基礎實驗為切入點創(chuàng)設教學情境，引導學生對實驗操作、實驗條件、實驗現(xiàn)象、實驗分析、實驗結論、實驗關鍵進行討論，促使學生理解噴泉實驗的實質，培養(yǎng)學生的探究精神和科學素養(yǎng)；3、教學過程中，學生根據(jù)實驗原理將金屬鈉與水的反應、金屬鈉與氯氣的反應、甲烷與氯氣的反應、乙烯與溴水的反應、紅磷與氯氣的反應