原电池原理的教学案例..doc

【标题】苏教版高一年级原电池的教学设计杭州市萧山六中邱新德311261一、设计思想指导思想： 为学生创设好学习、研究的环境， 把时间留给学生，把想象的空间留给学生，把认知过程留给学生。理论依据：根据能量守恒定律，“变化都是由能量驱使的”，能量从高到低是自发过程，从能量的角度来分析原电池中所发生的变化。设计特色：创设相关的情境，帮助学生理解并应用能量守恒定律解释原电池中的电子流向、电极及其反应、溶液中的离子移动等变化过程。二、教材分析1分析课程标准、学科教学指导意见对本课教学内容的要求。2分析本课内容的组成成分和在模块学习中的地位和作用；三、学情分析1学生已有的认知水平和能力基础：对于电化学来讲，学生的认知还是处于空白状态，加上目前多数学校都是以讲题为主来提高学生的成绩，学生的分析能力明显不足，理解能力也亟待加强，因此，本节内容从以往的教学经验来看，学生理解得都不好很普遍。2本课中学生可能遇到的困难：电池中电能的能量来源，为什么正极上只发生还原反应、负极上只发生氧化反应，或者把正负极上发生的反应弄错。四、教学目标知识与能力：1使学生了解原电池的概念和组成条件，理解原电池的化学原理。2初步掌握形成原电池的基本条件。能正确规范书写电极反应方程式。能初步根据典型的氧化还原反应设计原电池。过程与方法：1通过对比水电站的工作原理，培养学生观察分析能力和知识迁移能力。2通过电子在电路中的流向分析电极上发生的反应。态度情感价值观：1通过电池方方面面知识，培养学生的科学态度。2激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。五、重点难点教学重点：原电池能量来源、电极及电极反应。教学难点：许多学生把精力放在了原电池的装置上，忽视了原电池工作时的能量变化及电极反应。六、教学策略与手段本课运用参照水电站的能量转换的方式、结合能量守恒原理，使学生理解原电池工作时的能量来源，通过电路中的电子流向，分析不同电极上所发生的氧化反应和还原反应。七、课前准备1教师的教学准备；图片收集、课件制作2教学用具：Zn、Cu、稀H2SO4溶液、电流计八、教学过程这是教学设计的主体部分。分几个环节具体说明教师指导活动、学生学习活动及师生交互活动。一般应采用文字叙述加点评的格式，不要采用表格或流程图的形式。电已经成为生产中无法缺少的能源，就连生活中也无法离开电。曾经有一个冰箱企业为了说明冰箱省电，在广告中说他们的冰箱一天只需一只5号电池。你会相信吗？一只5号电池中到底会含有多少“电量”呢？学完了这节课之后再作回答。（一）原电池1让学生感触化学锌与稀硫酸反应的能量变化学生实验在试管中先加入锌粒，再加入5mL稀硫酸。一分钟后，触摸试管外壁。让学生感觉试管已经有些烫手，证明反应可以放出较多的能量。2能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。展示三峡大坝图片，并同时引用毛泽东水调歌头游泳，激发学生想象力。高峡是指水位很高，此时水的势能很大。图1 三峡大坝电脑效果图三峡大坝将水能变成了电能!这就是一个能量守恒的例子，大坝并没有产生新的能量，而是将大坝里的水具有的一部分能量通过相应的装置整套发电装置，转变成了电能。3三峡大坝将水的能量转变成电能，锌与稀硫酸反应放出的能量也能转变成电能吗？燃烧反应也能放出热量，中和反应也可以放热，这些反应中放出的热量，怎样才能转变成电能呢？4有了象三峡电站这样的大型电站，我国还拥有许多的电站，那为什么需要电池？哪些地方需要电池呢？在许多用电不方便的地方，比如手机、助听器以及许多特定的地方，电池可以提供普通电源无法提供的电能。这里就是要让学生对电池能“提供能量”树立牢固的印象。5听MP3的时候，电池里的“电”会很快被用完了，这是为什么呢？电池就是通过物质发生化学时释放的化学能转变成电能，而电池的体积就那么一点点大，里面的物质总是很有限的，当电池中的用来提供能量的物质消耗完了的时候，反应也就停止了，没有了能量，电池也就没“电”了。通过对电池是一个有限的能量源的确认，让学生明确电池的能量来源是“物质变化”所产生的。6需要一个什么样的装置？ 学生实验电流计中指针偏转，说明已经有了电流。只需要把一块锌片和一块铜片，放进盛有稀硫酸的烧杯里，就可以构成原电池了。原来装置还很简单。7在这个装置中，反应放出的能量为什么会转变成电能？结合前面的图片，了解水电站的工作简单原理：图2 铜、锌电池A.具有较高的能量的水(筑坝)B.能量以一定的方式转换(水高速流下带动发电机)对照右图来看这个可以产生电流的装置：（1）金属锌中的电子能量比铜的电子的能量高，所以锌的电子可以通过导线“冲向”铜。就像像坝上的水沿管道冲向坝下。但是只是能量高是不够的。坝上的水流到坝下并不能发电。流向铜片的电子如果还在铜片中，那么后面的电子就不会源源不断地流过来。这样，电路中就不会有电流的。（2）流向铜片的电子的能量其实就像坝上的水，与流到坝下的水能量是一样的。因此铜片上的电子能量与锌片上的电子一样，可以与溶液中的H+结合，形成了H2： 2H+ +2e =H2氢气从铜片表面逸出。（3）溶液中H+的可以不断结合由锌片“流”过来的电子，这样，锌的电子也就源源不断地流向了铜。因此，导线中也就形成了电流。这样，电子就完成了图二中从到的定向移动，在两个电极间的导线中产生电流。Zn 2e = Zn2+ （4）溶液中的H+不断向铜片移动，锌片上的锌原子失去了电子，变成了Zn2+进入了溶液中，填补H+被消耗形成的电荷“空缺”。溶液中由于Zn2+和H+的定向移动，也就形成了电流。阳离子完成了图二中从到的定向移动，在溶液中产生了电流。(5)整个电路就可以形成一定强度的电流（在电路中，电子移动的方向与离子移动的方向是相反的，但电流的方向是一致的）。8电池的电极与氧化、还原反应：导电接力导线中是电子导电，溶液中是离子导电。正是这两种不同的导电方式，必然在电极上出现电子“流入”与“流出”，从而一定有氧化反应和还原反应的出现。电源的电极在物理学上有明确的规定：电流流出的极为正极，电流流入的极为负极；电子流出的极为负极，电子流入的极为正极。导线中的导电是由电子完成的，溶液中的导电是由离子完成的。导线中的电子是无法直接从电极进入溶液中完成导电任务的，溶液的离子也是无法进入电极的，那么，外电路导线的电子导电与溶液中的离子导电要进行“转变”。这样，就会有一个在正极上电子接收的过程，也同时有一个在负极上电子给出的过程。有了这样一个电子的转移过程，必然会有一个氧化还原反应的发生。电极是转变导电方式的场所，当然也是发生氧化还原反应的场所。在上述装置中，铜片上的“外来”电子必须 “传递”给溶液的离子，氢离子得到电子，在铜片上（正极）就一定发生还原反应。同样，锌把电子给到外电路，锌原子失去电子，因此，在锌片上（负极）一定发生氧化反应。总 反 应: 2H+ Zn = H2 + Zn2+ 负极反应: Zn 2e = Zn2+ 正极反应: 2H+ 2e = H2 如果没有氧化还原反应，就不会有电子的转移；没有电子转移，就没有电流的产生。从这里可以得到一个结论：并不是所有放出能量的化学反应都可以用来作为电池的能量来源，而必须是氧化还原反应。因为只有氧化还原反应才有电子转移，才能满足电池中的由电子导电到离子导电的转变。9回答前面提出的问题：燃烧是氧化还原反应吗？能不能把氢气与氧气进行的反应置于原电池的装置中进行，得到电流？一只电池的电量可以让一个大冰箱正常运转一天吗？当然是不能！但从价格上看：一只普通的电池只需0.3元，而一个节能冰箱正常运转所需要的电费也约为0.3元，但是冰箱广告中故意使用了含糊不清的语言，这是不生产道德的。中和反应虽然也能放出能量，但是由于反应中没有电子转移，所以不能在原电池的装置中直接转换成电能，只能通过其他的方式实现。10还需要解释的一个现象在原电池反应过程中，锌片上的气泡比铜片上还多，可是在课本上，却没有气泡。这是为什么呢？一、锌片上的电子经过导线流向铜片有阻力，锌片上的电子可以直接与溶液中的H结合生成氢气，所以流向铜片的电子只占一总分。二、但是，锌片直接与H反应并不产生氢气，所以“锌片上产生气泡”这一现象与原电池无关，所以本中并没有将其表现出来。九、知识结构或板书设计原电池1能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。2三峡大坝将水的能量转变成电能3电池的能量来源是“物质变化”所产生的。4原电池装置 5水电站的工作简单原理：A.具有较高的能量的水(筑坝)B.能量以一定的方式转换(水高速流下带动发电机)6电池的电极与氧化、还原反应：导电接力导线中是电子导电，溶液中是离子导电。总 反 应: 2H+ Zn = H2 + Zn2+ 负极反应: Zn 2e = Zn2+ 正极反应: 2H+ 2e = H2 十、作业设计水果电池功率竞赛：自己找水果【问题研讨】提出2-3个与本课设计相关的、值得反思和讨论的问题。原电池的教学难度相当大，学生要掌握好很困难。这个设计经过了我多年探索，得到了这个案例，教学效果较好。【参考资料】具体列出本课设计的主要参考资料，格式举例如下：著作类你见过