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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 《原電池工作原理》信息化教學設計 教學主題 原電池工作原理（魯科版《化學反應原理》模塊第1章第3節(jié)） 一、教材分析 1.教材知識體系（如圖1、圖2所示） 圖1 《化學反應原理》第1章教材知識體系圖 圖 2 《化學反應原理》第1章第3節(jié)教材知識體系 “原電池的工作原理”處于《化學反應原理》模塊第1章第3節(jié)，其它兩節(jié)依次為：化學反應的熱效應、電能轉化為化學能—電解。教材以“能量轉化”為主線，首先介紹如何通過實驗測定方法和理論計算方法來定量描述化學反應的熱效應，其次介紹電能與化學能相

2、互轉化的具體形式——電解和電池。先學熱化學后學電化學、先學電解后學原電池，符合由易到難，由簡單到復雜的認知過程。第3節(jié)《化學能轉化為電能——電池》又包含三部分內(nèi)容，其先后順序分別為原電池的工作原理、化學電源、金屬的腐蝕與防護，先學習原理，然后再學習原理的應用，體現(xiàn)了原理的價值和功能。 2.學科價值 原電池作為化學電池的一種，不僅與物理學中的電學有重要的聯(lián)系，還與化學學科中的幾大領域也有著密切的關聯(lián)。 通常人們都說原電池的本質(zhì)就是氧化還原反應，但原電池之所以能夠產(chǎn)生電流是由于原電池的兩極存在電勢差，而造成電勢差的原因就是兩極物質(zhì)的結構不同，得失電子的能力就不同。物質(zhì)的結構決定著物質(zhì)

3、的性質(zhì)（氧化性和還原性）和氧化還原電對的電極電勢，從而影響了氧化還原反應的過程和反應的方向以及限度，實現(xiàn)了物質(zhì)的化學能到電能的能量轉化，這些維度的研究便形成了物理化學中可逆電池研究的基礎，而可逆電池的研究也為這些維度的發(fā)展提供了理論指導，研究化學電池的科學家更關注的是如何設計出可以批量生產(chǎn)的電池，這與材料科學的領域又有著密不可分的關系。 因此，原電池與化學學科的分支領域有著密切的聯(lián)系，例如，物質(zhì)結構、物質(zhì)性質(zhì)、化學反應、能量轉化、反應方向和限度、分析化學、物理化學以及材料科學等。所以，有關原電池的研究是非常有價值的，對于學生化學學科的學習也是有很大的幫助的。 二、學生分析 1.學

4、生認知起點及障礙點 通過初中化學和高中化學必修模塊的學習，學生已經(jīng)了解了氧化還原反應的知識，也已經(jīng)初步認識到原電池的功能即將化學能轉化為電能，選修中又學習了熱化學和電解的知識，從物質(zhì)的反應、微粒的運動、能量的轉化等各個角度，為原電池的學習奠定了基礎。 但原電池內(nèi)容涉及到發(fā)展學生對氧化還原反應、微粒觀的認識發(fā)展以及分析體系中化學反應的基本思路的培養(yǎng)，這些都會對學生的認知發(fā)展帶來障礙。雖然關于原電池的知識難度從必修到選修階段是一個螺旋上升過程，但是由于學生關于電化學知識的欠缺、受到物理學知識的影響以及對語言的錯誤理解，導致學生存在一定的認知障礙。例如，如何認識電極材料與電極反應物的關系、電解質(zhì)

5、溶液與電極反應物的關系？如何認識原電池中氧化反應、還原反應分開進行？怎樣從微觀視角分析原電池中微粒的運動與反應？ 2.學生思維發(fā)展點 首先，可以發(fā)展對氧化還原反應的認識。在原電池中讓學生認識到電子可以在物質(zhì)之間轉移，也可以從外部得到和向外部輸出，實現(xiàn)氧化反應和還原反應在體系中的不同部位發(fā)生。其次，對原電池原理的認識從宏觀到微觀逐漸深入。學生在必修階段了解到由于電極活性的不同產(chǎn)生了電流，而進入到選修階段以后，認識到本質(zhì)上是由于電勢差的存在；第三，讓學生對體系中的微粒認識上升到微觀的、相互作用的、動態(tài)的認識。學生在必修階段知道微粒在體系中是不斷運動的，而通過原電池原理的學習，讓學生認識

6、到體系中微粒的運動方向和運動規(guī)律，以及使微粒定向運動的動力來源。 三、教學目標 ⑴知識與技能:了解原電池原理，知道原電池中電子、離子的運動方向、電極反應之間的關系；能寫出簡單電池的電極反應式和電池反應式。 ⑵過程與方法：通過銅鋅原電池電流形成過程的探究，認識到微粒運動（導線中電子和溶液中陰陽離子的運動）和物質(zhì)變化（電極反應）的內(nèi)在聯(lián)系；通過比較分析單液電池和雙液電池的異同，拓展對化學反應的認識，更加深刻理解原電池。 ⑶情感態(tài)度與價值觀：通過學習原電池的功能，體會原電池對于解決能源問題的意義；通過探究實驗，比較單液電池和雙液電池，體會科學研究對于人類社會可持續(xù)

7、發(fā)展的重要意義。 四、教學環(huán)境 簡易多媒體教學環(huán)境 交互式多媒體教學環(huán)境 網(wǎng)絡多媒體環(huán)境教學環(huán)境 □移動學習 □其他 五、信息技術應用思路（突出三個方面：使用哪些技術？在哪些教學環(huán)節(jié)如何使用這些技術？使用這些技術的預期效果是？）200字 在課堂情景展示、各原電池裝置展示環(huán)節(jié)，用PPT展示精美圖片、簡單動畫引導學生思考、理解問題。 在實驗探究環(huán)節(jié)中， 一方面利用手持技術測量鋅粉加入前后硫酸銅溶液的溫度變化,學生能更直接感受氧化還原反應中的熱效應;另一方面使用平板電腦拍攝實驗現(xiàn)象并展示,便于存留瞬間實驗現(xiàn)象并進行分析。 微課“有鹽橋的原電池工作原理”用于課前預習，提

8、升學生自主學習能力。 六、教學流程設計（可加行） 教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 信息技術支持 導入 【設疑】 1.氫氣是很重要的能源物質(zhì)，在氧氣中燃燒生成水，同時產(chǎn)生大量的熱；在通電的條件下，水可以電解生成氫氣和氧氣。試分析這兩個反應的能量轉化。 2.氫氣和氧氣化合生成水釋放的能量能否直接轉化為電能？氫氧燃料電池直接將氫氣和氧氣化合釋放的能量直接轉化為電能的。日常生活中用到的化學電源跟氫氧燃料電池一樣，都是根據(jù)原電池原理制造的。 3.原電池是怎樣將化學能轉變?yōu)殡娔艿哪兀吭鯓釉O計一個原電池呢？ 本節(jié)課我們就通過銅鋅原電池實例探究來

9、學習這些知識。 學生傾聽后，思考回答兩個反應的能量轉化情況。 觀察圖片，產(chǎn)生聯(lián)想。 PPT展示問題情境 PPT氫氧燃料電池裝置圖 活動探究 【介紹】先請同學們完成下面的活動探究任務。 【展示】 “活動探究”任務：見教材P19.“活動探究”欄目 【指導】 巡回指導學生探究過程，糾正錯誤認識，解答學生疑問。 【評價】 組織學生展示探究結果，并展開討論。得出結論。 1.鋅與硫酸銅溶液的反應是放熱反應。也就是說該反應是釋放能量的反應。 2.模仿必修學過的原電池，將銅片和鋅片分別用導線連接檢流計后平行插入到硫酸銅溶液中，發(fā)現(xiàn)檢流計指針偏轉，單一將金

10、屬片插入溶液中，檢流計指針不偏轉。檢流計指針發(fā)生偏轉，說明電路中有電流產(chǎn)生。這套裝置就是銅鋅原電池裝置1。 【設計并實施實驗】 實驗1.分別用溫度計測量鋅粉加入前后硫酸銅溶液的溫度，記錄數(shù)據(jù)。比較分析，得出結論，該反應是放熱反應。 實驗2.根據(jù)所學原電池的知識，設計銅鋅原電池，實現(xiàn)將化學能轉化為電能。 1.手持技術測量實驗1溫度變化 2.平板電腦拍攝實驗現(xiàn)象。 原理探究 【問題1】根據(jù)上面的實驗現(xiàn)象和教材P20.“圖1—3—2”討論該電池的工作原理。 提示：討論一下問題 1. 電流的方向是

11、什么？ 2. 電路中是何種微粒運動形成電流的？其運動方向是怎樣的？ 3. 電池中發(fā)生了怎樣的反應？ 【總結】 1.該電池的組成和工作原理 2.電極反應和電池總反應 小組交流研討，得出結論。 1.通過檢流計的指針偏轉方向可以判斷電路中的電流方向。電流在外電路中是從銅片流出，流入鋅片的；電解質(zhì)溶液中是從鋅片流向銅片的。 2.在導線中是電子導電；電解質(zhì)溶液中是陰陽離子導電。根據(jù)電流方向可以判斷其運動方向。 3.鋅片上電子流出說明鋅失去了電子變成了鋅離子進入溶液，發(fā)生了氧化反應；銅離子在銅片上得到電子發(fā)生還原反應。 PPT常見化學電源的化學反應

12、 【問題2】讓學生觀察比較教材“圖1—3—2”和“圖1—3—3”，分析鋅粉和硫酸銅溶液反應和銅鋅原電池反應有何異同？ 【總結】通過比較分析得出結論： 1.鋅粉和硫酸銅溶液的反應是銅離子和鋅片表面鋅原子直接接觸發(fā)生電子轉移的反應，溶解的鋅離子和銅離子相互碰撞阻礙反應發(fā)生，反應雜亂無章；原電池反應，兩個反應分別在兩極發(fā)生，反應的有序性強，反應的要快。 2.能量轉化的形式不同。 【分析比較，交流研討】 1.鋅粉和硫酸銅溶液的反應是銅離子和鋅片表面鋅原子直接接觸發(fā)生電子轉移的反應 2. 原電池中，兩個反應分別在兩極發(fā)生 PPT銅鋅原電池裝置原理圖 【問題3】實

13、驗室用鋅和稀硫酸制取氫氣時，為了加快反應速率，常在稀硫酸中加入少許硫酸銅粉末，其原理是什么？ 【遷移應用】 形成了原電池，是反應的有序性加強，反應速率加快。 【總結提升】在銅鋅原電池的裝置中，如果將硫酸銅溶液換成稀硫酸，所得到的裝置也是原電池。通過分析電極反應，我們可以得到，類似象金屬跟溶液這樣的反應，我們可以如何構造一個原電池呢？ 【交流研討】 得出金屬和溶液反應的原電池設計方法。 【問題4】如果將電池的銅片換成鎂片，將硫酸銅溶液換為硫酸鋅溶液，鋅片上將發(fā)生怎樣的反應？ 【遷移應用】 根據(jù)學過的銅鋅原電池的工作原理，分析轉變后的電池的電極反應。

14、【問題5】如果仔細觀察，同學們做實驗的銅鋅原電池中，電池工作一段時間后，鋅片上也有少量的紅色物質(zhì)析出，這是為什么呢？ 還可以用什么實驗證明你的結論呢？ 【活動探究】 1.電池工作時，鋅和銅都浸在硫酸銅溶液中，鋅片跟銅離子能夠接觸，所以可以直接發(fā)生電子的傳遞，發(fā)生置換反應，在鋅片表面上析出銅。 2.因為這部分反應沒有產(chǎn)生電流，反應放出的能量應該以熱能的形式釋放出來。所以可以用測量溶液溫度變化的實驗來證明上述結論。 展示平板電腦所拍攝實驗現(xiàn)象比較結果 展示新電池的電極反應和電池反應 【問題6】通過剛才的討論，我們得知，我們使用的原電池，反應的能量并沒有完全

15、轉變?yōu)殡娔?。那么有沒有辦法解決這個問題呢？ 請同學們先閱讀“資料·在線”欄目給大家的信息——鹽橋，然后仔細觀察下面的演示實驗，回答相關的問題。（教材P21“觀察·思考”欄目。注意閱讀資料） 【觀察思考】 1.閱讀“資料在線”，了解“鹽橋”的概念和作用。 2.記錄實驗現(xiàn)象：鹽橋插入前沒有電流，插入后產(chǎn)生電流。 3.與單液電池相比，氧化劑和還原劑不再直接接觸。 4.通過本活動，對原電池的構造和反應有了更加深刻的認識。 微課：有鹽橋的原電池工作原理 【問題7】裝置中的鋅片換成附著一層鋅的石墨棒，能否形成原電池？ 兩個電極材料的作用是什么？ 電極材料和電解質(zhì)溶液必

16、須參加電極反應嗎？ 【交流研討】 本節(jié)小結 【問題8】通過本節(jié)探究，總結分析 1.構成電池的基本要素有哪些？ 2.如果設計一個原電池，需要解決哪些問題？ 一、構成電池的基本要素是： 1.電解材料 2.電解質(zhì)溶液 3.形成閉合回路 4.自發(fā)進行的氧化還原反應。 二、設計一個原電池，需要解決的問題是 1.根據(jù)反應選擇合適的電解材料和電解質(zhì)溶液，將氧化劑和還原劑分別置于兩極上并進入電解質(zhì)溶液中。 2.連接裝置形成閉合回路。 PPT展示本節(jié)小結 當堂檢測 將氯化鐵溶液和銅的反應設計成原電池，畫出裝置圖。 遷移應用 根據(jù)原電池的構成要素設計原電

17、池。 PPT展示情境材料 交流研討的結果 七、教學特色（如為個性化教學所做的調(diào)整，為自主學習所做的支持、對學生能力的培養(yǎng)的設計，教與學方式的創(chuàng)新等）200字左右 （1）從學生熟知的氫能源和化學電源入手設置情境，體現(xiàn)本章“能量轉化”主線，利用新的任務驅(qū)動學生產(chǎn)生學習的興趣和動力。 （2）充分利用活動資源，層層設計問題，促使學生在利用已有知識解決問題并發(fā)現(xiàn)問題學習新知，充分體現(xiàn)探究功能，學生在思考的過程中，對知識逐漸加深認識的同時，培養(yǎng)學生的思維能力和創(chuàng)造能力。 （3）充分注意教學素材的挖掘，利用 “問題”驅(qū)動知識學習的深入展開，形成科學嚴密的知識學習證據(jù)鏈條，為形成正確的認識奠定基礎。同時也解決了單雙液原電池的教學設計問題，實際上都是學習原電池的證據(jù)鏈條上不同層次的具體體現(xiàn)。從這個角度來說，只有正確全面的分析，才能設計出科學合理的教學設計。 （4）多種信息技術手段的使用，如手持技術、平板電腦拍攝、微課、PPT等對于教學重難點的攻克更為簡便。 專心---專注---專業(yè)