4.空气的成分
【教学分析】
六年级学生已经知道人类会吸入氧气、呼出二氧化碳,也知道绿植物的光合作用,对于空气污染等也有一定的了解，由此引导学生认识空气是一种混合物质并不难。但要通过实验探究空气的主要成分，对六年级学生来说仍存在一定困难。教材通过蜡烛燃烧、二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的实验来验证氧气和二氧化碳的存在,再通过对生活中常见现象的分析和阅读科学史资料，了解空气的主要成分及各种成分所占的比例,最后通过阅读红磷燃烧实验，帮助学生了解氧气在空气中所占比例，从而达成“知道空气是一种混合物，氮气和氧气是空气的主要成分”的科学知识目标。需要注意的是，红磷燃烧实验不易操作,且具有一定的危险性,可以通过虚拟实验或视频向学生作介绍。
【教学目标】
[科学观念]知道空气是一种混合物，主要成分是氮气和氧气。
[科学思维]能根据观察到的实验现象和搜集到的证据，运用分析、逻辑推理证明自己的观点。
[探究实践]能基于证据质疑和评价别人的探究报告。
[态度责任]知道空气是宝贵的自然资源，要净化和保护空气，热爱自然。
【教学准备】
[材料]蜡烛、广口瓶、火柴、玻璃片、澄清石灰水。
(2)活动场地：实验室。
【教学过程】
(1)提出问题。
师：通过上节课的学习我们知道：铁生锈是铁与水以及空气中的氧气共同作用下发生的一种缓慢的变化。空气中除了氧气还有哪些成分？你还知道哪些关于空气的知识？
生1：空气中还有二氧化碳、氢气等。
生2：我们会吸入氧气，呼出二氧化碳。地球上大部分生物没有氧气就无法生存。
生3：氧气可以支持燃烧，灭火就是要隔绝氧气。139
生4：二氧化碳是植物光合作用所需要的原料。
生5：二氧化碳可以做成干冰,快递雪糕时可以用它保温。
生6：空气中还有氮气，医院里常用液态氮作冷冻。
生7：……
(2)实验。
师：同学们对空气知识了解得真多。关于空气，你还想知道什么？
生1：我们呼吸需要吸入氧气，呼出二氧化碳,所以空气中一定会含有二氧化碳。我们还知道物体燃烧也需要氧气，那么物体燃烧时会放出二氧化碳吗？还是会放出别的什么？
生2：怎样验证物体燃烧时有没有放出二氧化碳呢？
师：二氧化碳有一个特殊的性质,那就是它能使澄清石灰水变浑浊，科学上常利用这一性质来
判定二氧化碳的存在。老师为大家准备了蜡烛、广口瓶、火柴、玻璃片和澄清石灰水，请大家利用老师提供的材料，设计一个实验，来验证蜡烛燃烧会不会放出二氧化碳。
（学生小组讨论，设计实验方案）
师：请同学们根据实验方案，按步骤完成实验，观察并记录实验现象。在实验中要注意以下几点：
①实验步骤1中要注意把蜡烛固定好，以免在步骤2中脱落下来。
②步骤2把瓶子倒过来时，要注意保持瓶盖密封,以免瓶中气体泄漏。
③实验过程中注意用火安全。
④实验结束后和小组同学讨论分析这一现象说明了什么。
（学生分组实验,并做好记录）
师：实验结束。请各小组快速整理好实验材料。谁来说说看，你观察到了什么？你认为这些现象能说明什么？
生1：在实验步骤1中，我观察到用瓶子罩住燃烧的蜡烛，蜡烛很快就熄灭了，并且产生了一些烟雾。说明瓶子里的空气中能支持燃烧的氧气用完了，没有新的空气补充进来，蜡烛就熄灭了。从时间上推测，瓶子里的氧气含量不多。
生2：在步骤2中，我观察到把澄清石灰水倒入①号瓶轻轻摇晃后，澄清石灰水变浑浊了。
六年级下册科学教案
生3：我们在步骤3中把澄清石灰水倒入②号空瓶里，同样轻轻摇晃,澄清石灰水并没有变浑浊。
生4：我知道了，①号瓶里有二氧化碳,所以澄清石灰水变浑浊了。
生5：空气中也有二氧化碳，为什么②号瓶的澄清石灰水没有变浑浊？
生6：因为①号瓶里有蜡烛燃烧过，是不是燃烧会产生更多的二氧化碳，所以①号瓶里的澄清石灰水会变浑浊？②号瓶没有变化说明空气本身含有的二氧化碳不是很多，所以②号瓶中的澄清石灰水没有变化？
师：看来同学们都已经具备了科学家的基本素质了，观察仔细，善于分析推理。科学家也像
同学们一样，在实验中观察现象，分析推理，再多次反复验证,搜集证据,最终得出结论。这3个实验的确如同学们所分析的，空气中含有大量的氧气和少量的二氧化碳，其中氧气可以支持物体燃烧。在我们的实验中,蜡烛燃烧消耗了氧气，产生了二氧化碳。二氧化碳与澄清石灰水混合,使澄清石灰水变浑浊，所以①号瓶中的澄清石灰水变浑浊了。但是空气中的二氧化碳含量很少,所以②号瓶中的澄清石灰水没有变浑浊。做完了这组实验，关于空气,你还想了解什么？
生：是不是所有物体燃烧都会放出二氧化碳呢？
师：要想知道某一物体燃烧有没有放出二氧化碳，我们都可以通过刚才的实验来进行验证。但是科学家告诉我们，只有那些本身含有碳元素的物体燃烧才可能放出二氧化碳，那些不含碳的物体燃烧是不会放出二氧化碳的。
生1：我想知道除了氧气和二氧化碳，空气中还有哪些成分呢？科学家们是如何发现和证实的呢？
生2：空气中哪种气体含量最多？
师：科学家和同学们一样对这些问题感到好奇，他们想了很多方法对空气的成分进行各种实验研究。请大家阅读教材第35-36页,想一想，我们能从这些故事中收集到哪些信息？这些信息说明了什么？
（学生阅读，小组讨论）
师：哪位同学愿意来分享一下你的学习成果？
生1：我知道了普里斯特利发现的气体应该是氧气，因为氧气能支持物体燃烧，使蜡烛燃烧得更旺盛，也能使老鼠更加活跃。
生2：我知道了空气中含有多种气体,主要成分是氮气,约占空气总体积的78%；其次是氧气，约占21%；二氧化碳确实很少,约占空气总体积的0.03%。怪不得刚才②号瓶里的澄清石灰水没什么变化。
生3：我觉得科学家们太厉害了，空气看不见、摸不着，又没有味道，也不能把它们分开来称量，但是通过红磷燃烧实验就能计算出氧气在空气中的含量。
师：我们先来认识一下红磷,红磷燃烧后只产生固体，不会产生气体。它燃烧时会冒出大量的白烟,这些白烟其实是燃烧产生的新物质,即非常细小的五氧化二磷颗粒,由于颗粒很小，看起来像是白的烟。红磷属于易燃易爆物品，存在安全隐患,没办法让同学们进行分组实验。不过老师可以给大家演示虚拟实验，来看看科学家们是怎样做的。
教师通过中央电化教育馆虚拟实验教学服务系统演示实验）
师：你观察到什么现象？这些现象说明了什么？
生：我观察到红磷在瓶中燃烧冒出大量白烟，冷却后打开止水夹,会有水进入密封的瓶子里面，水量大概占瓶子体积的1/5。
师：为什么水会进入瓶子里呢？
生：因为红磷在瓶中燃烧会消耗掉氧气，而红磷燃烧后只是生成五氧化二磷固体颗粒,不会产生其他气体，所以瓶子里就有空间腾出来了。当止水夹打开后，水就会进入瓶中，填充这部分空间。
师：红磷燃烧后生成的五氧化二磷固体颗粒不是也占空间吗？为什么会有空间腾出来呢？
生：固体和液体占的空间相对气体很少,就像固体的冰和液体的水占的空间差不多，但是一点点水就能产生很多水蒸气。
师：你真善于触类旁通。那为什么通过测量瓶中的水量就能知道氧气在空气中的含量呢？
生：因为能进多少水，取决于瓶子有多少空间，瓶子的空间又取决于瓶中空气消耗掉的氧气,所以进多少水就说明瓶子里原来的氧气占了多少空气。
师：刚才有同学说很佩服科学家,老师也很佩服你们。你们能把观察到的现象、收集的信息和自己已有的知识结合起来进行分析推理，得出结论。看来你们不仅能做实验,也会做实验分析，已经走上了科学研究的道路了。最后我们来回顾一下，这节课你有哪些收获？
生1：我知道了空气是一种混合物，空气的主要成分是氮气和氧气,氮气比较多,约占空气总体积的78%,氧气约占21%。这和我原来想的不一样，我还以为空气中氧气是最多的，然后是二氧化碳。
生2：我还学会了研究空气的几种实验。
生3：我以为所有物体燃烧都会产生二氧化碳，今天才知道红磷燃烧不会产生二氧化碳气体,只会产生五氧化二磷固体。
师：看来同学们都有很多收获。空气中氧气含量虽然不是最多的,但对我们来说却是最重要的，是我们赖以生存的气体,所以我们要爱护环境，防止空气污染。空气中还有很多奥秘，有兴趣的同学课后还可以继续深入了解，进行更多的探究。