化學(xué)必修ⅱ人教新課標(biāo)2.1化學(xué)能與電能教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能一、教學(xué)設(shè)計(jì)生活在現(xiàn)代社會(huì)，學(xué)生對(duì)“電” 有著豐富而又強(qiáng)烈的感性認(rèn)識(shí)。當(dāng)學(xué)生們了解了化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，并感受了探究化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化過程之后，會(huì)對(duì)化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化問題產(chǎn)生濃厚的興趣。正是基于學(xué)生的這種心理特征，教材開始的幾個(gè)設(shè)問，把學(xué)生帶進(jìn)了“化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)化”的研究之中。從能量轉(zhuǎn)換角度看，本節(jié)課程內(nèi)容是對(duì)前一節(jié)課中“一種能量可以轉(zhuǎn)化為另一種能量，能量也是守恒的；化學(xué)能是能量的一種形式，它同樣可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的補(bǔ)充和完善。從反應(yīng)物之間電子轉(zhuǎn)移角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的拓展和應(yīng)用；從思維角度看，“將化學(xué)

2、能直接轉(zhuǎn)化為電能”的思想，是對(duì)“化學(xué)能熱能機(jī)械能電能”思維方式的反思和突破。為了使本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)思路更為清晰，可將課程內(nèi)容大致分為三部分：本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：通過對(duì)原電池實(shí)驗(yàn)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(jià)值。（1）高效利用教材、課外資料、生動(dòng)的錄像和圖片、事實(shí)數(shù)據(jù)等教育資源，對(duì)“火力發(fā)電”進(jìn)行完整透徹的剖析，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情景，使他們有機(jī)會(huì)去研究和總結(jié)“火力發(fā)電”的利與弊，實(shí)現(xiàn)從“化學(xué)能熱能機(jī)械能電能”的思維模式向“將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”新思維模式的轉(zhuǎn)換，并且形成高效利用燃料、不浪費(fèi)能源、積極開發(fā)高能清

3、潔燃料的意識(shí)。（2）要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，以及電學(xué)、化學(xué)反應(yīng)中能量變化和氧化還原反應(yīng)等知識(shí)，建立在學(xué)生已有背景知識(shí)上的教學(xué)設(shè)計(jì)，能更好地體現(xiàn)課程的完整性和教材編排體系的層次性，也符合認(rèn)識(shí)規(guī)律。（3）選擇實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)方法。通過課堂內(nèi)的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生認(rèn)識(shí)和體會(huì)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的研究過程，理解氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移是化學(xué)電池的反應(yīng)基礎(chǔ)。利用課堂外科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)和化學(xué)制作活動(dòng)，如利用原電池原理證明幾種金屬的金屬性強(qiáng)弱，各種水果、蔬菜電池的制作等，為學(xué)生提供應(yīng)用知識(shí)的空間和拓展知識(shí)的機(jī)會(huì)。（4）利用課堂內(nèi)學(xué)習(xí)探究與課堂外調(diào)查相互結(jié)合的方式，讓學(xué)生在對(duì)原電池的技術(shù)產(chǎn)品各種化學(xué)電源的原理、

4、應(yīng)用有一個(gè)較為理性的認(rèn)識(shí)之后，感悟研制新型電池的重要性以及化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀。為了凸顯重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，采用指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)、探究教學(xué)模式，其過程可表示為：圍繞原電池的概念、原理和組成組織學(xué)生開展發(fā)現(xiàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)，在“實(shí)現(xiàn)化學(xué)能直接向電能轉(zhuǎn)化”的一系列探究實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生形成解決問題的經(jīng)驗(yàn)及化學(xué)知識(shí)技能。教師作為引導(dǎo)者和參謀，在整個(gè)活動(dòng)中幫助學(xué)生盡可能排除失敗和無效學(xué)習(xí)。教學(xué)策略設(shè)計(jì)： 教學(xué)過程課程內(nèi)容教學(xué)策略設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)問題提出任務(wù)創(chuàng)設(shè)情景：分析火力發(fā)電體系中的各種要素。1.電力在當(dāng)今社會(huì)的應(yīng)用和作用。2.我國(guó)目前和未來發(fā)電總量構(gòu)成。3.火力發(fā)電的原理分析。4.火力發(fā)電

5、利與弊分析。5.燃燒的氧化還原反應(yīng)本質(zhì)。建立新思路：能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能？提出新的研究任務(wù)：研究“化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能”的原理 教育資源利用：1.利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和生動(dòng)的事例說明電力在當(dāng)今社會(huì)的巨大作用。2.以分析“燃燒取暖、燒火煮飯”的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為切入點(diǎn)，利用學(xué)生的“化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化”背景知識(shí)啟發(fā)學(xué)生理解火力發(fā)電的原理。3.采用圖片、圖表、錄像等直觀材料和相關(guān)數(shù)據(jù)來分析火力發(fā)電的利與弊思考與交流思考問題：1.當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)化為電能。2.把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。3.需要在氧化劑和還原劑之

6、間架設(shè)橋梁使電子從氧化劑區(qū)域流向還原劑區(qū)域。4.考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。5.從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題 1.學(xué)生活動(dòng)形式：組成課堂學(xué)習(xí)小組進(jìn)行討論，建立思維模型。2.挖掘?qū)W生已有的氧化還原反應(yīng)知識(shí)來分析氧化劑和還原劑之間電子轉(zhuǎn)移中的能量轉(zhuǎn)化。3.積極引導(dǎo)學(xué)生思考將氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆開的有關(guān)問題（怎樣實(shí)現(xiàn)上述想法？氧化劑和還原劑分別選擇什么物質(zhì)？它們?cè)鯓咏o出和接受電子？等）。4.鼓勵(lì)學(xué)生畫出裝置圖并與同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1. Cu-Zn原電池實(shí)驗(yàn)： Cu、Zn分別插入稀硫酸中。 Cu、Zn同時(shí)插入稀硫酸中，但不接觸。 將Cu、Zn用導(dǎo)線連接起來。 在

7、Cu、Zn導(dǎo)線之間接電流表。 將Cu、Zn導(dǎo)線互換再接電流表。2. Zn-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3. Cu-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4. Zn-石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5. Fe-Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。6. Cu-Zn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。7. Cu-Zn與一個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。8. Cu-Zn與兩個(gè)西紅柿進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理和分析 1.表格化處理：將上述實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象以表格對(duì)比的形式呈現(xiàn)出來。 兩極材料不同的各種現(xiàn)象。 不同溶液的各種現(xiàn)象。 電極在同一容器和不同容器中的現(xiàn)象。2.化學(xué)用語化：將上述各種成功轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)，用電極反應(yīng)式和總化學(xué)方程式的形式呈現(xiàn)出來 1.學(xué)生活動(dòng)形式：自發(fā)組成課堂學(xué)習(xí)小組，按要求

8、對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行整理。2.讓學(xué)生填寫教師預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格和學(xué)生自己根據(jù)實(shí)驗(yàn)編制的表格，兩種方式相結(jié)合以培養(yǎng)學(xué)生處理化學(xué)事實(shí)的能力。3.組織學(xué)生書寫反應(yīng)式，通過書面表達(dá)，訓(xùn)練學(xué)生使用化學(xué)用語的技能形成概念1.歸納、概括形成原電池概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。2.總結(jié)歸納原電池的構(gòu)成條件： 有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極。 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 兩極相連形成閉合電路。3.抽象出原電池化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)：較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬（負(fù)極）通過外電路流向較不活潑的金屬（正極） 1.學(xué)生活動(dòng)形式：各個(gè)課堂學(xué)習(xí)小組之間進(jìn)行討論，交流有關(guān)原電池的各種觀點(diǎn)。2.設(shè)計(jì)

9、一系列題目進(jìn)行交流： 電極材料的選擇，名稱、功能、發(fā)生的反應(yīng)、工作一段時(shí)間后的質(zhì)量變化等。 電解質(zhì)溶液的選擇，功能、質(zhì)量變化等。 整個(gè)裝置怎樣形成閉合電路？3.給學(xué)生陳述自己觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，完成感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)變實(shí)際應(yīng)用1.社會(huì)應(yīng)用：將原電池轉(zhuǎn)化成技術(shù)產(chǎn)品化學(xué)電源。 干電池：鋅錳電池的組成、工作原理，使用過程中應(yīng)注意的問題。 充電電池：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池的組成、工作原理，使用過程中應(yīng)注意的問題。 燃料電池：H2和CH4燃料電池組成、工作原理，使用過程中應(yīng)注意的問題。2.創(chuàng)新應(yīng)用：幾種水果、蔬菜、果汁原電池的制作1.采用圖片、圖表、錄像等直觀的內(nèi)容呈現(xiàn)形式，讓學(xué)生了解各種化學(xué)電源。2.

10、組織學(xué)生利用課堂內(nèi)外的活動(dòng)時(shí)間，積極參與各種水果、蔬菜、果汁原電池的制作過程。3.利用教材和課外等閱讀材料，指導(dǎo)學(xué)生采用多種學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，如社會(huì)調(diào)查、上網(wǎng)、去圖書館查資料等評(píng)價(jià)反思反思評(píng)價(jià)過程：1.對(duì)研究成果的評(píng)價(jià)和反思： 化學(xué)電源在當(dāng)今社會(huì)中的廣泛應(yīng)用 化學(xué)電源的使用所引起的環(huán)境問題2.對(duì)學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的評(píng)價(jià)和反思： 對(duì)原電池概念、組成、工作原理等知識(shí)掌握的程度。 在實(shí)驗(yàn)探究過程中學(xué)會(huì)了哪些方法，各種基本技能有沒有提高。 在執(zhí)行學(xué)習(xí)任務(wù)過程中所采取的態(tài)度以及與其他同學(xué)和老師的合作情況學(xué)生活動(dòng)形式：1.以自己的方式總結(jié)，如默寫、編制知識(shí)框圖，與同學(xué)交流等。2.完成形成性練習(xí)（多媒體呈現(xiàn)）和

11、課堂同步檢測(cè)（書面呈現(xiàn)）。3.自我評(píng)價(jià)或同學(xué)互評(píng)。 依據(jù)知識(shí)總結(jié)和習(xí)題完成情況，進(jìn)行自我知識(shí)評(píng)價(jià)。 對(duì)自己在學(xué)習(xí)過程中設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、推理、判斷、分析、歸納、抽象等技能方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。 思考：過去所學(xué)的哪些知識(shí)對(duì)你在本節(jié)課的學(xué)習(xí)有所幫助？在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中你認(rèn)為最有用的方法是什么？學(xué)習(xí)中你是怎樣與本組同學(xué)進(jìn)行合作的？等等本節(jié)課可劃分為兩課時(shí)：第一課時(shí)是實(shí)驗(yàn)探究形成原電池概念，初步了解原電池組成。第二課時(shí)是展示自己制作的原電池，抽象出原電池工作原理；了解化學(xué)電源的應(yīng)用和發(fā)展；進(jìn)行反思評(píng)價(jià)。二、活動(dòng)建議【實(shí)驗(yàn)2-4】實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)：1.實(shí)驗(yàn)中使用銅片的面積要大一些，便于學(xué)生觀察。使用的鋅片越純?cè)胶?，這樣可以減少

12、鋅片上的氣泡。2.如果使用物理示教電流計(jì)，應(yīng)選擇好量程，使指針偏轉(zhuǎn)較大同時(shí)又不燒毀電流計(jì)。用發(fā)光二極管代替電流計(jì)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)序號(hào)步驟要求在一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 用化學(xué)方程式解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)失電子？哪種物質(zhì)得電子？2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+分開，不讓H+直接在Zn表面得電子？列出你對(duì)問題3的想 法 實(shí)驗(yàn)序號(hào)步驟要求在另一支試管中加入少量稀硫酸和一小粒純鋅粒，再將一根粗銅絲插入試管，觀察一會(huì)兒，使銅絲與鋅粒接觸，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 用化學(xué)方程式解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 思考問題尋找答案1.反應(yīng)中，哪種物質(zhì)

13、失電子？哪種物質(zhì)得電子？2. Zn是通過什么途徑將電子轉(zhuǎn)移給溶液中H+的？3. H+得到的電子是Cu失去的嗎？Cu在這個(gè)過程中起什么作用？4.想什么辦法讓這種電子的轉(zhuǎn)移變成電流？列出你對(duì)問題4的想 法 實(shí)驗(yàn)序號(hào)步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 寫化學(xué)方程式或解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 思考問題尋找答案+經(jīng)歷了哪些途徑？3.導(dǎo)線在這個(gè)過程中起什么作用？4.你怎樣才能知道導(dǎo)線中有電子流過？怎樣才能知道導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向？組內(nèi)交流列出想法 實(shí)驗(yàn)序號(hào)步驟要求將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流計(jì)，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。將鋅片和銅片用導(dǎo)線反接電流計(jì)

14、再做實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 思考問題尋找答案+經(jīng)歷了哪些途徑？3.電流計(jì)在這個(gè)過程中起什么作用？4.你認(rèn)為這個(gè)過程中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是怎樣的？組內(nèi)交流列出想法 組內(nèi)討論交流和小組之間匯報(bào)總結(jié)。【科學(xué)探究】原電池的構(gòu)成條件探究?；顒?dòng)形式學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)類型對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖箤W(xué)生學(xué)會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。探究活動(dòng)組織1.組織學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)用品，如Zn、Cu、石墨棒、Fe、稀硫酸、乙醇、CuSO4溶液、ZnSO4溶液，導(dǎo)線、西紅柿（或其他水果）、電流計(jì)等自己設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。2.讓學(xué)生設(shè)計(jì)表格整理實(shí)驗(yàn)信息，然后將化學(xué)事實(shí)用化學(xué)式表達(dá)出來。3.活動(dòng)總結(jié)匯報(bào)。說明：教師要指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)方案

15、和編制對(duì)比表格。例如： 原電池構(gòu)成部分對(duì)比一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式稀硫酸Zn 石墨 稀硫酸Cu 石墨 電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比二實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式稀硫酸Zn Fe 乙醇Zn Fe 電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比三實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式稀硫酸Zn Zn 稀硫酸Zn Fe 電流計(jì) 原電池構(gòu)成部分對(duì)比四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋或?qū)懟瘜W(xué)方程式插在一個(gè)西紅柿中Zn Cu 插在兩個(gè)西紅柿中Zn Cu 電流計(jì) 三、問題交流【學(xué)與問1】在電學(xué)中，電流的方向與電子流動(dòng)方向相反。輸出電流的一極是電源的正極，而流入電流的一極是電源的負(fù)極。在原電池中，電子從原電池的負(fù)極流出，經(jīng)過導(dǎo)線流入原電池的正極。關(guān)于原電池的兩

16、極的名稱和判斷，在課堂探究實(shí)驗(yàn)中引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合電學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)。經(jīng)過對(duì)幾種原電池的研究后，總結(jié)出原電池兩極的判斷方法：活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)向外線路提供電子原電池的負(fù)極；不活潑金屬（或石墨）發(fā)生還原反應(yīng)接受外線路提供的電子原電池的正極。【學(xué)與問2】鋅錳干電池與我們的生活聯(lián)系十分密切，幾乎每個(gè)學(xué)生在生活中都使用過鋅錳干電池。大多數(shù)學(xué)生都經(jīng)歷過或聽說過由于鋅錳干電池的使用不當(dāng)而造成的損失，關(guān)于鋅錳干電池在使用時(shí)的注意事項(xiàng)可以通過學(xué)生討論，匯集一些實(shí)例進(jìn)行分析，最后總結(jié)出鋅錳干電池的使用方法和保存時(shí)應(yīng)注意的問題?！舅伎寂c交流】對(duì)于原電池的組成條件，要讓學(xué)生在課堂中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究對(duì)比分析，在嘗試了幾種組合實(shí)驗(yàn)后

17、自己總結(jié)出來。原電池的組成條件可以簡(jiǎn)單的概括為：兩極一液一連線。具體是： 有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或非金屬單質(zhì)）作電極。 電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 兩極相連形成閉合電路。四、習(xí)題參考1.化學(xué)電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其反應(yīng)的基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)。2.一次性干電池中的氧化還原反應(yīng)是不可逆的，放完電之后就不能再使用。而蓄電池中的氧化還原反應(yīng)是可逆的，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀。3.從電極材料判斷：活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬（或石墨）作正極。從發(fā)生的反應(yīng)判斷：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極。4.家用電器的普及和種類的增加，使得電池的使用量隨之劇增。廢電池混在垃圾中，不僅污染環(huán)境，而且造成浪費(fèi)。據(jù)報(bào)道，全國(guó)