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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(xué)設(shè)計 教學(xué)主題 原電池工作原理（魯科版《化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)原理》第1章教材知識體系圖 圖 2 《化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)原理》模塊第1章第3節(jié)，其它兩節(jié)依次為：化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能—電解。教材以“能量轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，其次介紹電能與化學(xué)能相

2、互轉(zhuǎn)化的具體形式——電解和電池。先學(xué)熱化學(xué)后學(xué)電化學(xué)、先學(xué)電解后學(xué)原電池，符合由易到難，由簡單到復(fù)雜的認(rèn)知過程。第3節(jié)《化學(xué)能轉(zhuǎn)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(xué)電源、金屬的腐蝕與防護(hù)，先學(xué)習(xí)原理，然后再學(xué)習(xí)原理的應(yīng)用，體現(xiàn)了原理的價值和功能。 2.學(xué)科價值 原電池作為化學(xué)電池的一種，不僅與物理學(xué)中的電學(xué)有重要的聯(lián)系，還與化學(xué)學(xué)科中的幾大領(lǐng)域也有著密切的關(guān)聯(lián)。 通常人們都說原電池的本質(zhì)就是氧化還原反應(yīng)，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(jié)構(gòu)不同，得失電子的能力就不同。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(yīng)的過程和反應(yīng)的方向以及限度，實現(xiàn)了物質(zhì)的化學(xué)能到電能的能量轉(zhuǎn)化，這些維度的研究便形成了物理化學(xué)中可逆電池研究的基礎(chǔ)，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(dǎo)，研究化學(xué)電池的科學(xué)家更關(guān)注的是如何設(shè)計出可以批量生產(chǎn)的電池，這與材料科學(xué)的領(lǐng)域又有著密不可分的關(guān)系。 因此，原電池與化學(xué)學(xué)科的分支領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系，例如，物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、反應(yīng)方向和限度、分析化學(xué)、物理化學(xué)以及材料科學(xué)等。所以，有關(guān)原電池的研究是非常有價值的，對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)也是有很大的幫助的。 二、學(xué)生分析 1.學(xué)

4、生認(rèn)知起點及障礙點 通過初中化學(xué)和高中化學(xué)必修模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了氧化還原反應(yīng)的知識，也已經(jīng)初步認(rèn)識到原電池的功能即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，選修中又學(xué)習(xí)了熱化學(xué)和電解的知識，從物質(zhì)的反應(yīng)、微粒的運動、能量的轉(zhuǎn)化等各個角度，為原電池的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 但原電池內(nèi)容涉及到發(fā)展學(xué)生對氧化還原反應(yīng)、微粒觀的認(rèn)識發(fā)展以及分析體系中化學(xué)反應(yīng)的基本思路的培養(yǎng)，這些都會對學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展帶來障礙。雖然關(guān)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(xué)生關(guān)于電化學(xué)知識的欠缺、受到物理學(xué)知識的影響以及對語言的錯誤理解，導(dǎo)致學(xué)生存在一定的認(rèn)知障礙。例如，如何認(rèn)識電極材料與電極反應(yīng)物的關(guān)系、電解質(zhì)

5、溶液與電極反應(yīng)物的關(guān)系？如何認(rèn)識原電池中氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)分開進(jìn)行？怎樣從微觀視角分析原電池中微粒的運動與反應(yīng)？ 2.學(xué)生思維發(fā)展點 首先，可以發(fā)展對氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識。在原電池中讓學(xué)生認(rèn)識到電子可以在物質(zhì)之間轉(zhuǎn)移，也可以從外部得到和向外部輸出，實現(xiàn)氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在體系中的不同部位發(fā)生。其次，對原電池原理的認(rèn)識從宏觀到微觀逐漸深入。學(xué)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(jìn)入到選修階段以后，認(rèn)識到本質(zhì)上是由于電勢差的存在；第三，讓學(xué)生對體系中的微粒認(rèn)識上升到微觀的、相互作用的、動態(tài)的認(rèn)識。學(xué)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(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)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(xué)目標(biāo) 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(yīng)之間的關(guān)系；能寫出簡單電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式。 ⑵過程與方法：通過銅鋅原電池電流形成過程的探究，認(rèn)識到微粒運動（導(dǎo)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(yīng)）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(xué)反應(yīng)的認(rèn)識，更加深刻理解原電池。 ⑶情感態(tài)度與價值觀：通過學(xué)習(xí)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(xué)研究對于人類社會可持續(xù)

7、發(fā)展的重要意義。 四、教學(xué)環(huán)境 簡易多媒體教學(xué)環(huán)境 交互式多媒體教學(xué)環(huán)境 網(wǎng)絡(luò)多媒體環(huán)境教學(xué)環(huán)境 □移動學(xué)習(xí) □其他 五、信息技術(shù)應(yīng)用思路（突出三個方面：使用哪些技術(shù)？在哪些教學(xué)環(huán)節(jié)如何使用這些技術(shù)？使用這些技術(shù)的預(yù)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(dǎo)學(xué)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(shù)測量鋅粉加入前后硫酸銅溶液的溫度變化,學(xué)生能更直接感受氧化還原反應(yīng)中的熱效應(yīng);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(jìn)行分析。 微課“有鹽橋的原電池工作原理”用于課前預(yù)習(xí)，提

8、升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。 六、教學(xué)流程設(shè)計（可加行） 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 信息技術(shù)支持 導(dǎo)入 【設(shè)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(yīng)的能量轉(zhuǎn)化。 2.氫氣和氧氣化合生成水釋放的能量能否直接轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為電能的。日常生活中用到的化學(xué)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(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪?？怎樣設(shè)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(xué)習(xí)這些知識。 學(xué)生傾聽后，思考回答兩個反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)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(xué)們完成下面的活動探究任務(wù)。 【展示】 “活動探究”任務(wù)：見教材P19.“活動探究”欄目 【指導(dǎo)】 巡回指導(dǎo)學(xué)生探究過程，糾正錯誤認(rèn)識，解答學(xué)生疑問。 【評價】 組織學(xué)生展示探究結(jié)果，并展開討論。得出結(jié)論。 1.鋅與硫酸銅溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。也就是說該反應(yīng)是釋放能量的反應(yīng)。 2.模仿必修學(xué)過的原電池，將銅片和鋅片分別用導(dǎo)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(zhuǎn)，單一將金

10、屬片插入溶液中，檢流計指針不偏轉(zhuǎn)。檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，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(shè)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(jié)論，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 實驗2.根據(jù)所學(xué)原電池的知識，設(shè)計銅鋅原電池，實現(xiàn)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 1.手持技術(shù)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(yīng)？ 【總結(jié)】 1.該電池的組成和工作原理 2.電極反應(yīng)和電池總反應(yīng) 小組交流研討，得出結(jié)論。 1.通過檢流計的指針偏轉(zhuǎn)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(dǎo)線中是電子導(dǎo)電；電解質(zhì)溶液中是陰陽離子導(dǎo)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(jìn)入溶液，發(fā)生了氧化反應(yīng)；銅離子在銅片上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 PPT常見化學(xué)電源的化學(xué)反應(yīng)

12、 【問題2】讓學(xué)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(yīng)和銅鋅原電池反應(yīng)有何異同？ 【總結(jié)】通過比較分析得出結(jié)論： 1.鋅粉和硫酸銅溶液的反應(yīng)是銅離子和鋅片表面鋅原子直接接觸發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，溶解的鋅離子和銅離子相互碰撞阻礙反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)雜亂無章；原電池反應(yīng)，兩個反應(yīng)分別在兩極發(fā)生，反應(yīng)的有序性強，反應(yīng)的要快。 2.能量轉(zhuǎn)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(yīng)是銅離子和鋅片表面鋅原子直接接觸發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的反應(yīng) 2. 原電池中，兩個反應(yīng)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(yīng)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(yīng)用】 形成了原電池，是反應(yīng)的有序性加強，反應(yīng)速率加快。 【總結(jié)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(yīng)，我們可以得到，類似象金屬跟溶液這樣的反應(yīng)，我們可以如何構(gòu)造一個原電池呢？ 【交流研討】 得出金屬和溶液反應(yīng)的原電池設(shè)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(yīng)？ 【遷移應(yīng)用】 根據(jù)學(xué)過的銅鋅原電池的工作原理，分析轉(zhuǎn)變后的電池的電極反應(yīng)。

14、【問題5】如果仔細(xì)觀察，同學(xué)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(jié)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(yīng)，在鋅片表面上析出銅。 2.因為這部分反應(yīng)沒有產(chǎn)生電流，反應(yīng)放出的能量應(yīng)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(jié)論。 展示平板電腦所拍攝實驗現(xiàn)象比較結(jié)果 展示新電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng) 【問題6】通過剛才的討論，我們得知，我們使用的原電池，反應(yīng)的能量并沒有完全

15、轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。那么有沒有辦法解決這個問題呢？ 請同學(xué)們先閱讀“資料·在線”欄目給大家的信息——鹽橋，然后仔細(xì)觀察下面的演示實驗，回答相關(guān)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(gòu)造和反應(yīng)有了更加深刻的認(rèn)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(yīng)嗎？ 【交流研討】 本節(jié)小結(jié) 【問題8】通過本節(jié)探究，總結(jié)分析 1.構(gòu)成電池的基本要素有哪些？ 2.如果設(shè)計一個原電池，需要解決哪些問題？ 一、構(gòu)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(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 二、設(shè)計一個原電池，需要解決的問題是 1.根據(jù)反應(yīng)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(jìn)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(jié) 當(dāng)堂檢測 將氯化鐵溶液和銅的反應(yīng)設(shè)計成原電池，畫出裝置圖。 遷移應(yīng)用 根據(jù)原電池的構(gòu)成要素設(shè)計原電

17、池。 PPT展示情境材料 交流研討的結(jié)果 七、教學(xué)特色（如為個性化教學(xué)所做的調(diào)整，為自主學(xué)習(xí)所做的支持、對學(xué)生能力的培養(yǎng)的設(shè)計，教與學(xué)方式的創(chuàng)新等）200字左右 （1）從學(xué)生熟知的氫能源和化學(xué)電源入手設(shè)置情境，體現(xiàn)本章“能量轉(zhuǎn)化”主線，利用新的任務(wù)驅(qū)動學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。 （2）充分利用活動資源，層層設(shè)計問題，促使學(xué)生在利用已有知識解決問題并發(fā)現(xiàn)問題學(xué)習(xí)新知，充分體現(xiàn)探究功能，學(xué)生在思考的過程中，對知識逐漸加深認(rèn)識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。 （3）充分注意教學(xué)素材的挖掘，利用 “問題”驅(qū)動知識學(xué)習(xí)的深入展開，形成科學(xué)嚴(yán)密的知識學(xué)習(xí)證據(jù)鏈條，為形成正確的認(rèn)識奠定基礎(chǔ)。同時也解決了單雙液原電池的教學(xué)設(shè)計問題，實際上都是學(xué)習(xí)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(shè)計出科學(xué)合理的教學(xué)設(shè)計。 （4）多種信息技術(shù)手段的使用，如手持技術(shù)、平板電腦拍攝、微課、PPT等對于教學(xué)重難點的攻克更為簡便。 專心---專注---專業(yè)