的质量是否发生改变?作为探究同学们大胆地提出了猜测:化学变化前后物质的质量增加、化学变化前后物质的质量减少、化学变化前后物质的质量不变三种假设。
下面进入到设计实验,学生动手做实验以验证假设的阶段。第一个实验探究硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应前后的质量变化。同学们分成四个小组,首先小心地把硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液倒进有刻度的量杯里,轻轻地放在电子秤上称量反应前硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的质量,认真地观察并精确地记录下化学反应前物质的质量。然后把两者混合,等化学反应结束之后再称它们的质量,同学们惊喜地发现物质的总质量不变。第二个实验探究大理石与稀盐酸反应前后的质量变化,精确称量大理石与稀盐酸的质量之后,小心翼翼地把称量好的稀盐酸滴入盛有大理石的烧杯之中,仔细观察两者发生化学反应时的变化,变化结束后再精确地称量化学反应之后物质的质量,同学们惊异地发现物质的总质量减少了。同学们完成了两组实验之后,老师就刚才实验的情况进行总结,分别请同学回答了第一组和第二组实验的结果,指出了同学做实验时存在的问题并现场严格地按照化学实验的操作步骤,规范地重新演示了一遍这两个实验,使得学生了解自己存在的问题以及如何改进。通过密闭容器内实验大理石与稀盐酸反应前后的质量变化,得出物质的总量仍然保持不变这一结论。结合学生自己做的实验反思什么因导致化学反应前后质量减少了,分析密闭容器内演示实验的过程,同学们得出密闭容器中反应产生的二氧化碳无法跑出容器,而敞口容器中产生的二氧化碳气体都跑到了空气中了,所以称出的重量就相对密闭容器中进行要减少的。其实质仍然是化学反应前后物质的总质量保持不变。由于第三个实验存在一些危险,所以教师没有让学生做这个实验,而是自己演示、讲解操作步骤并与同学们共同观看第三个探究白磷燃烧前后质量变化的视频实验。首先在一个锥形瓶底部铺一层细沙,将一小块白磷放在细沙上,使塞住锥形瓶口橡皮塞上的玻璃棒正好能接触到底部的白磷。将装有细沙、白磷,带有橡皮塞、玻璃棒的锥形瓶整个放在天平上称量,天平达到平衡后,取下这套装置,打开装置上的带有玻璃棒的橡皮塞,在酒精灯上加热玻璃棒的前端,当玻璃棒灼烧至红热时迅速插入锥形瓶中并塞紧橡皮塞,可以看到白磷在锥形瓶中燃烧产生白色的烟,待反应停止,锥形瓶冷却后,重新整个放回刚才的托盘天平上,可以看到天平仍然处于平衡状态,这说明反应前各物质的总质量与反应后各物质的总质量是相等的。并对之前介绍的“1673年,波义耳将金属放在空气里燃烧,结果发现反应后的固体质量增加了”这一史料进行了分析,指出其问题所在以及何为正确的结论,使学生对每一个遇到的现象,每一份资料都有正确的认识并了解其中的缘由。师生从生活情境入手,回顾化学学科的历史发展,发现问题并提出假设,根据实验设计并亲自操作而得出质量守恒定律,界定为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。
接着进入到学生模拟演习电解水的微观过程。六位同学在老师的指导下分角色扮演电解水的过程,四个学生头上戴着标有大写的H以示这是一个氢原子,另两位学生头上戴着标有大写的O以示这是一个氧原子,当老师发出口令“请你们快速地结合成水分子”时,六个代表独立原子的学生在同学们的笑声中慌乱而有秩序地走到各自的位置上以示他们成功地结合成了两个水分子。当老师说:“现在我让你们分解,马上分解。”于是,六个代表不同原子的学生分别自信地跨出一步以示他们分解为各自独立的六个原子。老师接着说:“请你们在通电流的情况下迅速结合成两种新的分子”。六个学生你看看我,我看看你,似乎在思考,似乎在猜测,我站在你的左边,他又挤到我的右边,似乎在探究,似乎又在质疑。伴着同学们阵阵的笑声,随着老师鼓励的眼神,终于组合成2个氢分子与一个氧分子的队列,六位同学笔直地站在各自的位置上,稚嫩的脸上露出了纯真的微笑,头上大写的H或O标志也仿佛在述说着化学的魅力,诠释着科学的奥妙与神奇。
整个过程使学生深刻认识到原子是化学变化中的最小微粒,分子是可以分割的,而原子是不能分割的,但是可以重新组合,化抽象为直观,使学生从微观角度真正体验化学的实质,既启发了学生的思维,也培养了自主合作探究的科学素养。
随后,以动画的形式强化学生对微观世界的化学感受。就学生分角色扮演的经过以原子模型的动画形式重新演示其变化过程,形象而逼真地演示出六个原子如何组合成两个水分子,在通电的情况下两个水分子迅速分解为六个原子并重新组合成两种新分子的过程。再一次使学生清晰地认识到原子、分子之间的关系以及化学变化的本质,更加深切地感受到微观世界的奇特与魅力。
从创设情境引入课题,到历史回溯发现问题,就问题提出大胆的假设,再到设计实验,操作实验以验证假设,通过视频“大
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