專題1 化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化(第一課時教學(xué)設(shè)計)【教材分析】本節(jié)的內(nèi)容是化學(xué)能與電能?；瘜W(xué)反應(yīng)與能量是最重要的原理性知識之一，也是在社會生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的知識，是對人類文明進步和現(xiàn)代化發(fā)展有著重大價值的知識，與我們每個人息息相關(guān)?；瘜W(xué)能對人類的重要性決定了本節(jié)學(xué)習(xí)的重要性。在上一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了“化學(xué)能與熱能”的關(guān)系，通過實例和實驗，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對人類文明發(fā)展的貢獻。在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容是對前一節(jié)課中“一種能量可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的補充和完善，又是為學(xué)習(xí)“電化學(xué)基礎(chǔ)”奠定必要的基礎(chǔ)。課程標準關(guān)于化學(xué)能與電能在必修模塊和選修模塊中均有安排，在本模塊中只要求舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用，認識研制新型電池的重要性。本節(jié)根據(jù)學(xué)生對“電”的感性認識及其對化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化問題產(chǎn)生的興趣，通過幾個設(shè)問把學(xué)生帶進了“化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)化”的研究之中，并通過實驗探究發(fā)現(xiàn)構(gòu)成原電池的條件。通過原電池和傳統(tǒng)干電池(鋅錳電池)初步認識化學(xué)電池的化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)，并不要求上升為規(guī)律性的知識；通過介紹新型電池(如鋰離子電池、燃料電池等)體現(xiàn)化學(xué)電池的改進與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。激發(fā)學(xué)生科學(xué)知識的求知欲。【教學(xué)目標】1、知識與技能：了解常見的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用，認識研制新型電池的重要性，形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。 理解原電池原理及其形成條件2、過程與方法：通過預(yù)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、獨立解決問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力。通過實驗探究培養(yǎng)學(xué)生主動探索科學(xué)規(guī)律的精神通過思考與交流，讓學(xué)生學(xué)會聯(lián)系自己已掌握的知識通過比較歸納認識事物的本質(zhì)特征。 3、情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)學(xué)生主動參與意識。經(jīng)歷探究過程，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，勇于探索問題的本質(zhì)特征，體驗科學(xué)過程?！窘虒W(xué)重點】初步認識原電池概念、原理、組成及應(yīng)用?！窘虒W(xué)難點】通過對原電池實驗的探究、引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)以及這種轉(zhuǎn)化的綜合利用價值。【教學(xué)方法】1、實驗探究法通過實驗、分析、討論、總結(jié)應(yīng)用等過程，誘導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、推理、探究;2、教學(xué)中以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，教材為主線，思維為中心；3、利用計算機軟件（CAI）,化微觀、抽象為具體、直觀、形象?！窘虒W(xué)流程】材料引題創(chuàng)設(shè)情景指 導(dǎo)實 驗總結(jié)布置新的問題歸納要點知識呈現(xiàn)教師認知沖突自主思維實踐應(yīng)用創(chuàng)新思維解決問題發(fā)散思維小組討論得出結(jié)論自己動手開展實驗學(xué)生 觀察 探索 驗證 歸納激發(fā)思維 激化思維 深化思維 聚合思維【教學(xué)過程】【引入】?！鹃喿x材料】科學(xué)史話 伏打與電池的發(fā)明(一)1780年意大利著名生物學(xué)家伽伐尼在解剖青蛙時，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。伽伐尼做了如下實驗：實驗1: 用一枝銅鉤插入死青蛙的脊髓中，再掛在鐵欄桿上，當青蛙腿碰到鐵欄桿時，就發(fā)生顫抖。實驗2:將青蛙放到銅制的解剖盤里，當解剖刀接觸蛙腿時，蛙腿發(fā)生抽搐他根據(jù)實驗得出：青蛙自身肌肉和神經(jīng)里的“生物電”是導(dǎo)致抽搐的原因。1791年，伽伐尼發(fā)表了論肌肉中的生物電論文，引起廣泛關(guān)注。 善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，提出了疑問：為什么只有青蛙腿和銅器和鐵器接觸時才發(fā)生抽搐？實驗如下： 實驗1:將青蛙腿放在銅盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿抽搐實驗2:將青蛙腿放在木盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿不動。經(jīng)過一番研究，伏打用實驗推翻了伽伐尼的結(jié)論，他發(fā)現(xiàn)兩種活潑性不同的金屬同時接觸蛙腿，蛙腿就會抽搐，蛙腿只是起了顯示電流通過的作用，所謂特殊的“動物電”是不存在的。【提出問題】聯(lián)想到肌肉、神經(jīng)類似于能導(dǎo)電的電解質(zhì)的溶液，那么，電解質(zhì)溶液與活潑性不同的金屬作用會不會產(chǎn)生電流呢？請先做以下嘗試：【學(xué)生實驗教師指導(dǎo)】實驗1 觀察記錄（你看到了什么？） 結(jié)論（小組討論）將鋅片和銅片平行插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象；鋅片表面有氣泡生成銅片面有無泡生成Zn 2HZn2+ H2 銅不能與稀硫酸反應(yīng)再使鋅片和銅片接觸，觀察實驗現(xiàn)象。銅片也有氣泡生成為什么銅片表面有氣泡？H+得到的電子是銅失去的嗎？電子從鋅片轉(zhuǎn)移到銅片上，H+得到的電子不是銅失去的。【提出問題】你的頭腦中產(chǎn)生了什么疑問？做一個合理的假設(shè)解釋你的疑問！【學(xué)生假設(shè)】假設(shè)：電子從鋅片跑到銅片上。【追問】如何證明電路中有電子通過？【學(xué)生回答】用電流表檢驗！將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來，在導(dǎo)線之間接入電流表。平行插入稀硫酸溶液中觀察實驗現(xiàn)象。 【教師】動手試一下吧！【學(xué)生實驗教師指導(dǎo)】實驗2： 觀察記錄（你看到了什么？） 結(jié)論（小組討論）將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來，在鋅片和銅片導(dǎo)線之間接入電流表。電流表偏轉(zhuǎn)1、電路中有電流通過；2、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。【教師】電流表偏轉(zhuǎn)啦！電流產(chǎn)生啦！從能量變化的角度分析這是什么裝置?【學(xué)生】化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?！景鍟吭姵囟x：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池?！拘〗M討論】1在鋅片和銅片表面分別發(fā)生了哪些變化？2電子從哪里來，到哪里去？3. 電池的正極和負極分別是什么？判斷依據(jù)是什么？ 4.溶液中有哪些看不見的動作？【展示圖片】 【小組匯報】由于Zn失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上，故導(dǎo)線上有電流通過，因此電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由鋅片流向銅片，根據(jù)物理學(xué)知識，電子移動方向與電流方向相反，電流由銅片流向鋅片，銅片為正極，鋅片為負極。負極Zn：Zn2eZn2+ 正極Cu：2H2eH2 Zn失去的電子成Zn2+進入溶液，溶液中的陰離子移向負極Zn，陽離子移向正極Cu?！灸M動畫】【教師總結(jié)板書】氧化還原反應(yīng) 原電池反應(yīng)本質(zhì)： 化學(xué)能 電能Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2H+2e- =H2氧化反應(yīng) 銅鋅原電池電解質(zhì)溶液還原反應(yīng)陰離子陽離子負極正極 陽離子失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生電極反應(yīng)總式：2e-Zn-2e-=Zn2+【過渡】原電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，哪么要構(gòu)成一個原電池需要哪些條件呢？【閱讀材料】科學(xué)史話 伏打與電池的發(fā)明(二)伏打指出，伽伐尼實驗中連接起來的是兩種不同的金屬(他稱為第一類導(dǎo)體或干導(dǎo)體)和含液體的青蛙肌肉(他稱為第二類導(dǎo)體或濕導(dǎo)體)。伏打把不同的金屬板浸入同一種電解液里，組成了第一個直流電源伏打電池。他用幾個容器盛了鹽水，把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來，電流就產(chǎn)生了?！咎岢鰡栴}】根據(jù)已具備的氧化還原反應(yīng)知識和上述信息，你認為構(gòu)成原電池的條件是什么？ 說出你的想法并與同伴交流。 【學(xué)生假設(shè)】原電池組成：兩塊電極（正、負極）和電解質(zhì)溶液?！拘〗M討論】下列裝置能否構(gòu)成原電池。如果你還有疑問，你可用下列藥品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe釘、稀硫酸、無水乙醇、導(dǎo)線、CuSO4溶液、電流表、燒杯等設(shè)計對比實驗證明你的想法。第一組對比實驗：能否構(gòu)成原電池能能能不能構(gòu)成原電池條件一小組討論：原電極的電極材料的活潑性 不同的金屬或非金屬導(dǎo)體石墨等第二組對比實驗：能否構(gòu)成原電池能不能構(gòu)成原電池條件二小組討論：電極必須插在 電解質(zhì)溶液中 第三組對比實驗：能否構(gòu)成原電池不能構(gòu)成原電池條件三小組討論：兩極相連必須形成 閉合回路 【教師總結(jié)】形成條件一：活潑性不同的兩個電極-負極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體石墨等；形成條件二：電極需插在電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路。用一句話可概括為“兩極一液成回路”【板書】構(gòu)成原電池條件：“兩極一液成回路”。【提問】有新發(fā)現(xiàn)的請舉手，還有什么實驗方案在現(xiàn)有實驗條件無法驗證的?【學(xué)生】原電池反應(yīng)必須是自發(fā)氧化還原反應(yīng)?！具^渡】根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，你是不是已經(jīng)摩拳擦掌，想動手設(shè)計一個原電池呢？【實踐活動】有下列材料：電極（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe釘?shù)热芜x）、導(dǎo)線、水果 （西紅柿2個）、電流計，請設(shè)計一個能使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的裝置。方式：最好先獨立設(shè)計，并動手試驗，邊做邊改進，也可與鄰座同學(xué)相互討論和觀摩，或請老師指導(dǎo)。 我設(shè)計的原電池實驗現(xiàn)象電流表是否偏轉(zhuǎn)能否構(gòu)成原電池結(jié) 論【講述】 通過這個實驗，大家知道了用西紅柿作電解液也可以組成原電池。我們回家也可以用其它金屬、水果、液體再試一試?！菊n堂練習(xí)】請你當醫(yī)生：格林太太是位漂亮、開朗、樂觀的婦女, 當在開懷大笑的時候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的這是格林太太富有的標志；另一顆是不銹鋼做的這是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不解的是，打從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠，心情煩躁醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍然末見好轉(zhuǎn)。你能為格林太太開一個藥方嗎？【課后作業(yè)】1、完成探究：完成成長記錄表。 2、解決問題：了解一個真正的電池，看看哪些地方運用到今天大家的研究成果。3、搜集關(guān)于廢舊電池中存在的物質(zhì)，廢舊電池隨便丟棄會對環(huán)境造成哪些不良影響？六、板書設(shè)計第二節(jié)化學(xué)能與電能一、原電池定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。氧化還原反應(yīng)二、化學(xué)能 電能2H+2e- =H2Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 氧化反應(yīng) 銅鋅原電池電解質(zhì)溶液還原反應(yīng)陰離子陽離子負極正極 陽離子失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生電極反應(yīng)總式：2e-Zn-2e-=Zn2+正極：較不活潑的金屬或?qū)w（如石墨等）1.活潑性不同的兩個電極 負極：較活潑的金屬三、構(gòu)成原電池條件： 2. 電極需插進電解質(zhì)溶液中 （“兩極一液成回路”）。 3.必須形成閉合回路