《3、化學能轉化為電能-電池》教學設計(福建省省級優(yōu)課)-化學教案

《原電池的工作原理》教案福建省長汀一中童文昭一.教材分析1、內(nèi)容地位和作用本課時內(nèi)容選自魯科版選修4《化學反應原理》第1章第3節(jié)第1課時。從整個知識體系看，這部分內(nèi)容既是在必修1“氧化還原反應”和必修2“化學反應與能量變化”的基礎上，對電化學知識的進一步深入和拓展，體現(xiàn)了新課標教科書的螺旋式編排邏輯。從本章節(jié)教學單元看，“原電池”與前一節(jié)“電解池”是電化學中的兩大分支，為并列關聯(lián)性教學內(nèi)容，同屬本章知識的重要組成部分?？梢钥闯觯菊n時內(nèi)容除了知識本身的意義與作用外，在章節(jié)及知識體系的建構中，也起著比較重要的承轉作用。2、教科書呈現(xiàn)方式教科書通過“聯(lián)想與質疑”欄目引入課題，再通過“活動探究”欄目將化學能與熱能、電能之間的轉化，切入本節(jié)課的主題知識：原電池的工作原理。對于教學內(nèi)容處理，總體按教科書順序，個別環(huán)節(jié)作些增刪，如增加化學史導入、增加電化學知識歸類等，目的是更好地引導學生從認識邏輯上去把握知識結構。3、教科書疑難問題處理教科書疑難內(nèi)容：（第21頁右上角框圖）問題2：原電池中電極反應的反應物一定要來源于電極材料或電解質溶液嗎？基于本節(jié)課設計的重點是通過實驗探究回顧并強化對原電池構成和工作原理的理解，設計了分組探究實驗，課堂時間緊張，故為避免初學階段學生思維沖突過大，而出現(xiàn)教師講而不清的現(xiàn)象，將該問題留待下一課時“化學電源”學習燃料電池時一并處理。二.學情分析：從學生的知識儲備和認知基礎上看，在本節(jié)課學習之前，學生已初步掌握了原電池的構成條件，對其工作原理有簡要了解，具備了一定的“先備認知基礎”。通過由易到難的新舊知識關聯(lián)，結合本節(jié)課對單液、雙液（鹽橋）原電池的對比學習，學生對原電池的工作原理的認識能進一步達到理解水平，為后續(xù)化學電源和電化學防腐的學習奠定知識基礎。三.教學目標：1、知識與技能：通過本節(jié)課的學習，理解單液和雙液原電池的工作原理；掌握構成原電池的條件；初步學會電極反應的判斷和簡單電極反應式的書寫。2、過程與方法：以活動探究為核心，體驗化學能轉化為電能的探究過程，在實驗探究過程中培養(yǎng)觀察能力與思維能力；學會發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，體驗問題解決的一般過程和方法。3、情感態(tài)度與價值觀：通過問題情境、實驗探究等手段，激發(fā)學習興趣和勇于探索、敢于超越的意識，養(yǎng)成積極思考、合作交流的學習習慣；在思考問題的過程中，體會化學科學的邏輯性和嚴謹性；在解決問題的過程中，感受探索的樂趣和成功的體驗。四.重點難點：1、重點：原電池的構成及工作原理；2、難點：雙液（鹽橋）原電池的構成及其工作原理；五.設計思路：本節(jié)課采用基于“問題解決”的實驗教學設計思路。1、知識線：從能量轉化角度入手，認識電化學反應中原電池的能量轉化形式，以熟悉的銅鋅原電池為例，重新認識原電池的構成及基本工作原理：通過實驗探究發(fā)現(xiàn)單液原電池的缺陷，引入雙液（鹽橋）原電池，進一步深化對原電池工作原理的理解。2、問題線：本節(jié)課把問題設計為兩類：“錨問題”和“靶問題”。“錨問題”主要由教師提出，目的是誘發(fā)思考、產(chǎn)生學習動機、引出“靶問題”；“靶問題”的提出可以是教師也可以是學生，目的是指向具體學習內(nèi)容。采用“錨問題”和“靶問題”實現(xiàn)教學目標的解構，注重問題的設計及學習支架的搭建，從知識邏輯順序和學生認知順序角度構建“問題鏈”，引導學生尋找發(fā)現(xiàn)“證據(jù)鏈，”最終解決問題。3、流程線：六、教學過程環(huán)節(jié)1：銜接導入——電化學反應教師活動學生活動設計意圖【聯(lián)想質疑】1、能量的轉化形式多種多樣，舉例說明化學能的轉化形式有哪些？2、從能量轉化形式角度分析：電解池和原電池的工作原理有何異同？【講述】電解池、原電池這一對能量轉化互逆的組合，構成了化學科學中重要的一個分支——電化學【PPT】電化學反應：1、借助電流而發(fā)生的反應（由外界能量推動）——電解池2、產(chǎn)生電流的反應（向外界輸送能量）——原電池回顧能量轉化形式相關知識。回答相關問題。銜接上一課時與本課時的內(nèi)容，讓學生溫故知新，利用歸類的思想深化對電能與化學能轉化的認識。環(huán)節(jié)2：化學史——原電池的發(fā)現(xiàn)教師活動學生活動設計意圖【過渡】上一節(jié)課我們學了電解池，今天我們接著學習電化學的另一半原電池。其實，和許多科學發(fā)現(xiàn)一樣，原電池的發(fā)現(xiàn)也是一個意外?！綪PT】歷史名片：伽伐尼的“青蛙抽搐實驗”——原電池的雛形?！局v述】青蛙實驗讓當時的很多科學家感到神奇，然后不斷地去探索這一現(xiàn)象的原因。直到20年后伏特才找出了真正原因，并由此發(fā)明了著名的“伏打電池”——今天的化學電源的雛形。【PPT】歷史名片：伏特的“伏打電堆模型”——現(xiàn)代化學電源的雛形?！局v述】科學的發(fā)展總是包含著偶然性與必然性與偶然性?？此婆既坏目茖W發(fā)現(xiàn)，離不開科學家們必然的科學素養(yǎng)。正是伽伐尼對“意外現(xiàn)象”的科學敏銳性和伏特對科學“嚴謹求實”的精神，才有了我們今天應用廣泛的現(xiàn)代化學電源?！綪PT】現(xiàn)代化學電源的應用聽講、感悟化學史教育。讓學生從化學發(fā)展的角度，感受科學發(fā)現(xiàn)的艱辛與曲折，感受科學家對科學意外的敏銳意識和嚴謹求實的科學精神。環(huán)節(jié)3：舊知回顧——原電池的構成條件教師活動學生活動設計意圖【錨問題】原電池的構成條件有哪些？【靶問題】選出原電池，指出其正負極，寫出電池反應的化學方程式?；仡櫍好枋鲈姵氐臉嫵蓷l件回顧、檢驗高一原電池知識，為深化學生對原電池工作原理實質的理解作鋪墊。環(huán)節(jié)4：實驗探究1——化學能轉化為熱能教師活動學生活動設計意圖【錨問題】原電池是如何進行工作的？其原理是什么？【講述】相對于高一較粗淺的描述，現(xiàn)有一個相對深入的表述?！綪PT】原電池的工作原理：將一個能自發(fā)進行的氧化還原反應的氧化反應和還原反應分別在原電池的負極和正極上發(fā)生，從而在外電路中產(chǎn)生電流。【靶問題1】哪些是自發(fā)的？（學生思考后給出答案：一般放熱的氧化還原反應為自發(fā)）【靶問題2】如何用實驗證明，一個自發(fā)的（放熱的）氧化還原反應能設計成原電池？【PPT】探究1：鋅粉與CuSO4溶液反應的熱效應?！景袉栴}3】設計探究1實驗方案，描述具體操作順序和規(guī)范?！景袉栴}4】預測實驗現(xiàn)象及結論?！净顒又笇А坑^察并指導學生完成探究實驗。回憶并描述原電池工作原理閱讀：課本“活動探究”內(nèi)容。描述實驗操作規(guī)范完成實驗匯報現(xiàn)象及結論突出對實驗探究的目的、意義的理解：證實所選的反應為自發(fā)的、放熱的氧化還原反應，為下一步化學能轉化為電能的探究活動作鋪墊。環(huán)節(jié)5：實驗探究2——化學能轉化為電能教師活動學生活動設計意圖【錨問題】通過探究1，證明該氧化還原反應為自發(fā)的放熱反應，將化學能轉化為了熱能。那么這些能量能否轉化成電能？如何實現(xiàn)？【PPT】探究2：設計實驗將化學能轉化成電能?！景袉栴}1】設計探究2實驗方案，描述具體操作?！景袉栴}2】預測實驗現(xiàn)象及結論?！净顒又笇А坑^察并指導學生完成探究實驗?！局v解】電流產(chǎn)生原因，即原電池的工作原理。（邊播動畫邊講解）思考并回答問題描述方案及預測評價補充作答完成實驗匯報現(xiàn)象及結論課時重點通過實驗方案設計、現(xiàn)象結論預測等活動過程，實現(xiàn)從理論上對高一學習的原電池工作原理的理解深化，再通過實驗證實原電池確實產(chǎn)生了電流，進一步激發(fā)學生對化學問題的探究興趣。環(huán)節(jié)6：觀察思考——原電池的工作原理探析教師活動學生活動設計意圖【錨問題】探究2中，是否有與預期不符的現(xiàn)象？（引導提問）【靶問題1】為何鋅片上會有銅析出？（引導猜想：鋅與CuSO4溶液直接接觸，部分Cu2＋會在鋅片上直接析出，形成原電池后加速析出。）【靶問題2】為何檢流計上的指針偏轉越來越??？（引導猜想：Cu2＋在鋅片上獲得電子，經(jīng)外電路電子減少；鋅片上的銅阻止Zn與Cu2＋接觸。）【錨問題】產(chǎn)生上述問題的關鍵原因是什么？如何解決上述問題？（引導作答：避免鋅片與CuSO4直接接觸）【靶問題3】若采用分兩個池的方式將鋅片與CuSO4溶液隔離，是否就能夠解決剛才的問題？為什么？【演示】鹽橋原電池實驗?！景袉栴}4】鹽橋的作用是什么？【講解】鹽橋原電池的工作原理（邊播動畫邊講解）老師引導下思考、討論、交流后回答靶問題123從不同角度猜想鹽橋的作用突出重點，突破難點，達成目標。通過探究2中的“意外現(xiàn)象”，發(fā)現(xiàn)單液原電池的缺陷，進而引入雙液原電池，深化對原電池工作原理本質的理解。環(huán)節(jié)7：疑難解析——電流的產(chǎn)生與電勢差教師活動學生活動設計意圖【錨問題】為何鋅電極未與CuSO4溶液接觸，反應卻能發(fā)生？【靶問題1】金屬為什么能導電？（內(nèi)部有金屬陽離子和自由電子）【靶問題2】鋅片內(nèi)部的Zn2+如何進入ZnSO4溶液？電解質ZnSO4溶液是否參與了反應？若沒有，為何改成水或其它電解質溶液？【PPT】電流的產(chǎn)生與電勢差（邊播動畫邊講解）【講解】電勢差的產(chǎn)生原因?！局v述】兩池電勢差的不相等是電流產(chǎn)生的根本原因，這也是鋅半電池里需要盛放ZnSO4電解質溶液的原因。思考、討論閱讀：P22“追根尋源”嘗試猜想并回答相關問題。突破難點，進階提升。揭示原電池產(chǎn)生電流的本質原因是兩極之間存在電勢差。促進學生對原電池工作原理的深層次理解，引發(fā)學生更深層次的思考。環(huán)節(jié)8：遷移應用教師活動學生活動設計意圖【PPT】鞏固練習將氧化還原反應：2FeCl3＋Fe==3FeCl2分別設計成“單液原電池”和“雙液原電池”。（1）