基于手持技術(shù)的電池優(yōu)化與制作

基于手持技術(shù)的“電池優(yōu)化與制作”山東省青島第三中學(xué)

周欣目錄說播課流程01030204教學(xué)背景分析實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)教學(xué)過程實(shí)施教學(xué)評價(jià)反思教學(xué)背景分析01教學(xué)背景分析

單液原電池

（必修二）

雙液原電池

（選修一）

化學(xué)電源

（選修一）發(fā)展對原電池工作原理的認(rèn)識，轉(zhuǎn)變迷思概念，提高對電化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識。建立從氧化還原視角分析及設(shè)計(jì)單液電池的能力，初步了解化學(xué)能與電能間的轉(zhuǎn)化。注重電極反應(yīng)方程式的書寫，

加深對原電池原理的認(rèn)識。新型、真實(shí)電池

（高考）

注重知識的遷移和應(yīng)用學(xué)情分析能辨識與分析簡單原電池的構(gòu)成要素和工作原理已有知識已有技能一定的實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察分析和歸納總結(jié)能力已有技能知識遷移能力薄弱，對于陌生情境下電池的工作原理難以理解，而且實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、設(shè)計(jì)能力不足障礙點(diǎn)1.通過充分探究單液和雙液原電池，不斷建構(gòu)與完善原電池的認(rèn)知模型。建立對化學(xué)電源的系統(tǒng)分析思路，提高學(xué)生對化學(xué)電源本質(zhì)的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。2.通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，將原電池工作過程中電子轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化等微觀過程可視化，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。3.通過滲透前沿知識及高校實(shí)驗(yàn)資源，提高學(xué)生對電池的深層認(rèn)知，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。教學(xué)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)02實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如何設(shè)計(jì)與制作性能優(yōu)良的電池問題1如何設(shè)計(jì)原電池問題2如何優(yōu)化原電池問題3如何制作高效的化學(xué)電源任務(wù)1：設(shè)計(jì)單液原電池驅(qū)動風(fēng)扇任務(wù)2：建構(gòu)原電池模型，分析單液原電池的缺點(diǎn)任務(wù)1：基于模型設(shè)計(jì)雙液原電池驅(qū)動風(fēng)扇任務(wù)2：數(shù)字化儀器微觀探析，提出改進(jìn)方案任務(wù)1：動手制作電池，使風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)任務(wù)2：進(jìn)一步優(yōu)化并應(yīng)用電池模型

知識：

原電池、

化學(xué)電源

技能：設(shè)計(jì)與評價(jià)、制作與優(yōu)化

素養(yǎng)：正確看待原電池與真實(shí)電池的關(guān)系教學(xué)實(shí)施過程03課堂引入

獲獎的3位科學(xué)家，在鋰離子電池研發(fā)領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)，他們開啟了電子設(shè)備便攜化進(jìn)程。

我們學(xué)習(xí)的原電池和生活中常用的電池有什么區(qū)別和聯(lián)系呢？課堂引入設(shè)計(jì)意圖：以諾貝爾獎引入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。項(xiàng)目任務(wù)及拆解單液原電池的效能評估建構(gòu)模型優(yōu)化模型雙液原電池的效能評估問題組1：1.雙液原電池為什么不能使小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動呢，可能的原因有什么？2.雙液原電池相比于單液原電池的優(yōu)點(diǎn)是什么？手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)——微觀探析實(shí)驗(yàn)儀器單液、雙液原電池的I-t對比倍速20X單液、雙液原電池的T-t對比倍速20X單液、雙液原電池的V-t對比問題2：雙液原電池電壓大，但是電流小的原因可能是什么？倍速20X優(yōu)化電池——“雙膜”鹽橋電池雙膜鹽橋電池

I-t圖像優(yōu)化電池——“雙膜”鹽橋電池結(jié)論：“雙膜”鹽橋電池電流有所提高（14mA左右)但還是不夠大且存在衰減現(xiàn)象優(yōu)化電池——膜電池Zn板Cu板陰離子交換膜濾紙濾紙M膜電池I-t圖像結(jié)論：膜電池電流大（160mA）以上，且短時(shí)間內(nèi)不衰減。繼續(xù)優(yōu)化模型模型-科研的依據(jù)正極材料原理維度裝置維度負(fù)極材料電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體電極產(chǎn)物過程

電極反應(yīng)物現(xiàn)象xe-氧化產(chǎn)物失電子氧化反應(yīng)還原劑還原反應(yīng)得電子氧化劑還原產(chǎn)物正極材料負(fù)極材料電子導(dǎo)體離子導(dǎo)體應(yīng)用模型板書設(shè)計(jì)基于手持技術(shù)的“電池優(yōu)化與制作”單液原電池雙液原電池“雙膜”鹽橋電池膜電池改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)電流大

電流不穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)化率低電流小

能量轉(zhuǎn)化率高

電流還小，

且存在衰減

內(nèi)阻小，電流有所提高電流大且穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)化率高能量密度低云參觀中科院電池實(shí)驗(yàn)室課后拓展固態(tài)鋅離子電池中電極材料的改進(jìn)燃料電池項(xiàng)目成果展示教學(xué)評價(jià)反思04教學(xué)反思技術(shù)：以制作的電池可以使小風(fēng)扇持續(xù)轉(zhuǎn)動為目標(biāo)，增強(qiáng)了知識的應(yīng)用價(jià)值。手持技術(shù)的使用貫穿整節(jié)課。知識：由單液原電池構(gòu)建原電池的認(rèn)知模型雛形，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知沖突，不斷優(yōu)化模型。結(jié)合新高考理念