原電池原理的教學案例..doc

【標題】蘇教版高一年級原電池的教學設計杭州市蕭山六中邱新德311261一、設計思想指導思想： 為學生創(chuàng)設好學習、研究的環(huán)境， 把時間留給學生，把想象的空間留給學生，把認知過程留給學生。理論依據(jù)：根據(jù)能量守恒定律，“變化都是由能量驅使的”，能量從高到低是自發(fā)過程，從能量的角度來分析原電池中所發(fā)生的變化。設計特色：創(chuàng)設相關的情境，幫助學生理解并應用能量守恒定律解釋原電池中的電子流向、電極及其反應、溶液中的離子移動等變化過程。二、教材分析1分析課程標準、學科教學指導意見對本課教學內容的要求。2分析本課內容的組成成分和在模塊學習中的地位和作用；三、學情分析1學生已有的認知水平和能力基礎：對于電化學來講，學生的認知還是處于空白狀態(tài)，加上目前多數(shù)學校都是以講題為主來提高學生的成績，學生的分析能力明顯不足，理解能力也亟待加強，因此，本節(jié)內容從以往的教學經驗來看，學生理解得都不好很普遍。2本課中學生可能遇到的困難：電池中電能的能量來源，為什么正極上只發(fā)生還原反應、負極上只發(fā)生氧化反應，或者把正負極上發(fā)生的反應弄錯。四、教學目標知識與能力：1使學生了解原電池的概念和組成條件，理解原電池的化學原理。2初步掌握形成原電池的基本條件。能正確規(guī)范書寫電極反應方程式。能初步根據(jù)典型的氧化還原反應設計原電池。過程與方法：1通過對比水電站的工作原理，培養(yǎng)學生觀察分析能力和知識遷移能力。2通過電子在電路中的流向分析電極上發(fā)生的反應。態(tài)度情感價值觀：1通過電池方方面面知識，培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。2激發(fā)學生的學習興趣與投身科學追求真理的積極情感。五、重點難點教學重點：原電池能量來源、電極及電極反應。教學難點：許多學生把精力放在了原電池的裝置上，忽視了原電池工作時的能量變化及電極反應。六、教學策略與手段本課運用參照水電站的能量轉換的方式、結合能量守恒原理，使學生理解原電池工作時的能量來源，通過電路中的電子流向，分析不同電極上所發(fā)生的氧化反應和還原反應。七、課前準備1教師的教學準備；圖片收集、課件制作2教學用具：Zn、Cu、稀H2SO4溶液、電流計八、教學過程這是教學設計的主體部分。分幾個環(huán)節(jié)具體說明教師指導活動、學生學習活動及師生交互活動。一般應采用文字敘述加點評的格式，不要采用表格或流程圖的形式。電已經成為生產中無法缺少的能源，就連生活中也無法離開電。曾經有一個冰箱企業(yè)為了說明冰箱省電，在廣告中說他們的冰箱一天只需一只5號電池。你會相信嗎？一只5號電池中到底會含有多少“電量”呢？學完了這節(jié)課之后再作回答。（一）原電池1讓學生感觸化學鋅與稀硫酸反應的能量變化學生實驗在試管中先加入鋅粒，再加入5mL稀硫酸。一分鐘后，觸摸試管外壁。讓學生感覺試管已經有些燙手，證明反應可以放出較多的能量。2能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。展示三峽大壩圖片，并同時引用毛澤東水調歌頭游泳，激發(fā)學生想象力。高峽是指水位很高，此時水的勢能很大。圖1 三峽大壩電腦效果圖三峽大壩將水能變成了電能!這就是一個能量守恒的例子，大壩并沒有產生新的能量，而是將大壩里的水具有的一部分能量通過相應的裝置整套發(fā)電裝置，轉變成了電能。3三峽大壩將水的能量轉變成電能，鋅與稀硫酸反應放出的能量也能轉變成電能嗎？燃燒反應也能放出熱量，中和反應也可以放熱，這些反應中放出的熱量，怎樣才能轉變成電能呢？4有了象三峽電站這樣的大型電站，我國還擁有許多的電站，那為什么需要電池？哪些地方需要電池呢？在許多用電不方便的地方，比如手機、助聽器以及許多特定的地方，電池可以提供普通電源無法提供的電能。這里就是要讓學生對電池能“提供能量”樹立牢固的印象。5聽MP3的時候，電池里的“電”會很快被用完了，這是為什么呢？電池就是通過物質發(fā)生化學時釋放的化學能轉變成電能，而電池的體積就那么一點點大，里面的物質總是很有限的，當電池中的用來提供能量的物質消耗完了的時候，反應也就停止了，沒有了能量，電池也就沒“電”了。通過對電池是一個有限的能量源的確認，讓學生明確電池的能量來源是“物質變化”所產生的。6需要一個什么樣的裝置？ 學生實驗電流計中指針偏轉，說明已經有了電流。只需要把一塊鋅片和一塊銅片，放進盛有稀硫酸的燒杯里，就可以構成原電池了。原來裝置還很簡單。7在這個裝置中，反應放出的能量為什么會轉變成電能？結合前面的圖片，了解水電站的工作簡單原理：圖2 銅、鋅電池A.具有較高的能量的水(筑壩)B.能量以一定的方式轉換(水高速流下帶動發(fā)電機)對照右圖來看這個可以產生電流的裝置：（1）金屬鋅中的電子能量比銅的電子的能量高，所以鋅的電子可以通過導線“沖向”銅。就像像壩上的水沿管道沖向壩下。但是只是能量高是不夠的。壩上的水流到壩下并不能發(fā)電。流向銅片的電子如果還在銅片中，那么后面的電子就不會源源不斷地流過來。這樣，電路中就不會有電流的。（2）流向銅片的電子的能量其實就像壩上的水，與流到壩下的水能量是一樣的。因此銅片上的電子能量與鋅片上的電子一樣，可以與溶液中的H+結合，形成了H2： 2H+ +2e =H2氫氣從銅片表面逸出。（3）溶液中H+的可以不斷結合由鋅片“流”過來的電子，這樣，鋅的電子也就源源不斷地流向了銅。因此，導線中也就形成了電流。這樣，電子就完成了圖二中從到的定向移動，在兩個電極間的導線中產生電流。Zn 2e = Zn2+ （4）溶液中的H+不斷向銅片移動，鋅片上的鋅原子失去了電子，變成了Zn2+進入了溶液中，填補H+被消耗形成的電荷“空缺”。溶液中由于Zn2+和H+的定向移動，也就形成了電流。陽離子完成了圖二中從到的定向移動，在溶液中產生了電流。(5)整個電路就可以形成一定強度的電流（在電路中，電子移動的方向與離子移動的方向是相反的，但電流的方向是一致的）。8電池的電極與氧化、還原反應：導電接力導線中是電子導電，溶液中是離子導電。正是這兩種不同的導電方式，必然在電極上出現(xiàn)電子“流入”與“流出”，從而一定有氧化反應和還原反應的出現(xiàn)。電源的電極在物理學上有明確的規(guī)定：電流流出的極為正極，電流流入的極為負極；電子流出的極為負極，電子流入的極為正極。導線中的導電是由電子完成的，溶液中的導電是由離子完成的。導線中的電子是無法直接從電極進入溶液中完成導電任務的，溶液的離子也是無法進入電極的，那么，外電路導線的電子導電與溶液中的離子導電要進行“轉變”。這樣，就會有一個在正極上電子接收的過程，也同時有一個在負極上電子給出的過程。有了這樣一個電子的轉移過程，必然會有一個氧化還原反應的發(fā)生。電極是轉變導電方式的場所，當然也是發(fā)生氧化還原反應的場所。在上述裝置中，銅片上的“外來”電子必須 “傳遞”給溶液的離子，氫離子得到電子，在銅片上（正極）就一定發(fā)生還原反應。同樣，鋅把電子給到外電路，鋅原子失去電子，因此，在鋅片上（負極）一定發(fā)生氧化反應?？?反 應: 2H+ Zn = H2 + Zn2+ 負極反應: Zn 2e = Zn2+ 正極反應: 2H+ 2e = H2 如果沒有氧化還原反應，就不會有電子的轉移；沒有電子轉移，就沒有電流的產生。從這里可以得到一個結論：并不是所有放出能量的化學反應都可以用來作為電池的能量來源，而必須是氧化還原反應。因為只有氧化還原反應才有電子轉移，才能滿足電池中的由電子導電到離子導電的轉變。9回答前面提出的問題：燃燒是氧化還原反應嗎？能不能把氫氣與氧氣進行的反應置于原電池的裝置中進行，得到電流？一只電池的電量可以讓一個大冰箱正常運轉一天嗎？當然是不能！但從價格上看：一只普通的電池只需0.3元，而一個節(jié)能冰箱正常運轉所需要的電費也約為0.3元，但是冰箱廣告中故意使用了含糊不清的語言，這是不生產道德的。中和反應雖然也能放出能量，但是由于反應中沒有電子轉移，所以不能在原電池的裝置中直接轉換成電能，只能通過其他的方式實現(xiàn)。10還需要解釋的一個現(xiàn)象在原電池反應過程中，鋅片上的氣泡比銅片上還多，可是在課本上，卻沒有氣泡。這是為什么呢？一、鋅片上的電子經過導線流向銅片有阻力，鋅片上的電子可以直接與溶液中的H結合生成氫氣，所以流向銅片的電子只占一總分。二、但是，鋅片直接與H反應并不產生氫氣，所以“鋅片上產生氣泡”這一現(xiàn)象與原電池無關，所以本中并沒有將其表現(xiàn)出來。九、知識結構或板書設計原電池1能量守恒定律：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為別的形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中其總量不變。2三峽大壩將水的能量轉變成電能3電池的能量來源是“物質變化”所產生的。4原電池裝置 5水電站的工作簡單原理：A.具有較高的能量的水(筑壩)B.能量以一定的方式轉換(水高速流下帶動發(fā)電機)6電池的電極與氧化、還原反應：導電接力導線中是電子導電，溶液中是離子導電?？?反 應: 2H+ Zn = H2 + Zn2+ 負極反應: Zn 2e = Zn2+ 正極反應: 2H+ 2e = H2 十、作業(yè)設計水果電池功率競賽：自己找水果【問題研討】提出2-3個與本課設計相關的、值得反思和討論的問題。原電池的教學難度相當大，學生要掌握好很困難。這個設計經過了我多年探索，得到了這個案例，教學效果較好。【參考資料】具體列出本課設計的主要參考資料，格式舉例如下：著作類你見過