《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化單元小結(jié)》設(shè)計(jì)

《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化單元小結(jié)》教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】本節(jié)的內(nèi)容是化學(xué)能與電能?；瘜W(xué)反應(yīng)與能量是最重要的原理性知識(shí)之一，也是在社會(huì)生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的知識(shí)，是對(duì)人類文明進(jìn)步和現(xiàn)代化發(fā)展有著重大價(jià)值的知識(shí)，與我們每個(gè)人息息相關(guān)?；瘜W(xué)能對(duì)人類的重要性決定了本節(jié)學(xué)習(xí)的重要性。在上一節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了“化學(xué)能與熱能”的關(guān)系，通過實(shí)例和實(shí)驗(yàn)，了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用及其對(duì)人類文明發(fā)展的貢獻(xiàn)。在選修模塊“化學(xué)反應(yīng)原理”中，將從科學(xué)概念的層面和定量的角度比較系統(tǒng)深入地學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容是對(duì)前一節(jié)課中“一種能量可以轉(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，又是為學(xué)習(xí)“電化學(xué)基礎(chǔ)”奠定必要的基礎(chǔ)。課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于化學(xué)能與電能在必修模塊和選修模塊中均有安排，在本模塊中只要求舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用，認(rèn)識(shí)研制新型電池的重要性。本節(jié)根據(jù)學(xué)生對(duì)“電”的感性認(rèn)識(shí)及其對(duì)化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)化問題產(chǎn)生的興趣，通過幾個(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，并通過實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)構(gòu)成原電池的條件。通過原電池和傳統(tǒng)干電池(鋅錳電池)初步認(rèn)識(shí)化學(xué)電池的化學(xué)原理和結(jié)構(gòu)，并不要求上升為規(guī)律性的知識(shí)；通過介紹新型電池(如鋰離子電池、燃料電池等)體現(xiàn)化學(xué)電池的改進(jìn)與創(chuàng)新，初步形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。激發(fā)學(xué)生科學(xué)知識(shí)的求知欲?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.知識(shí)與技能：⑴了解常見的化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化方式⑵舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用，認(rèn)識(shí)研制新型電池的重要性，形成科學(xué)技術(shù)的發(fā)展觀。⑶理解原電池原理及其形成條件2.過程與方法：⑴通過預(yù)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、獨(dú)立解決問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力。⑵通過實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索科學(xué)規(guī)律的精神⑶通過思考與交流，讓學(xué)生學(xué)會(huì)聯(lián)系自己已掌握的知識(shí)通過比較歸納認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)特征。3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀⑴培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與意識(shí)。⑵經(jīng)歷探究過程，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，勇于探索問題的本質(zhì)特征，體驗(yàn)科學(xué)過程?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】初步認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用?！窘虒W(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?！窘虒W(xué)方法】1.實(shí)驗(yàn)探究法——通過實(shí)驗(yàn)、分析、討論、總結(jié)應(yīng)用等過程，誘導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、推理、探究;2.教學(xué)中以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，教材為主線，思維為中心；3.利用計(jì)算機(jī)軟件（CAI）,化微觀、抽象為具體、直觀、形象?！窘虒W(xué)流程】材料引題創(chuàng)設(shè)情景指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料引題創(chuàng)設(shè)情景指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)總結(jié)布置新的問題歸納要點(diǎn)知識(shí)呈現(xiàn)教師認(rèn)知沖突自主思維實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)新思維解決問題認(rèn)知沖突自主思維實(shí)踐應(yīng)用創(chuàng)新思維解決問題發(fā)散思維小組討論得出結(jié)論自己動(dòng)手開展實(shí)驗(yàn)學(xué)生觀察觀察→探索→驗(yàn)證→歸納激發(fā)思維激化思維深化思維聚合思維【教學(xué)過程】【引入】?！鹃喿x材料】《科學(xué)史話伏打與電池的發(fā)明(一)》1780年意大利著名生物學(xué)家伽伐尼在解剖青蛙時(shí)，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。伽伐尼做了如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)1:用一枝銅鉤插入死青蛙的脊髓中，再掛在鐵欄桿上，當(dāng)青蛙腿碰到鐵欄桿時(shí)，就發(fā)生顫抖。實(shí)驗(yàn)2:將青蛙放到銅制的解剖盤里，當(dāng)解剖刀接觸蛙腿時(shí)，蛙腿發(fā)生抽搐他根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出：青蛙自身肌肉和神經(jīng)里的“生物電”是導(dǎo)致抽搐的原因。1791年，伽伐尼發(fā)表了《論肌肉中的生物電》論文，引起廣泛關(guān)注。善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，提出了疑問：為什么只有青蛙腿和銅器和鐵器接觸時(shí)才發(fā)生抽搐？實(shí)驗(yàn)如下：實(shí)驗(yàn)1:將青蛙腿放在銅盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿抽搐實(shí)驗(yàn)2:將青蛙腿放在木盤里，用解剖刀去接觸，蛙腿不動(dòng)。經(jīng)過一番研究，伏打用實(shí)驗(yàn)推翻了伽伐尼的結(jié)論，他發(fā)現(xiàn)兩種活潑性不同的金屬同時(shí)接觸蛙腿，蛙腿就會(huì)抽搐，蛙腿只是起了顯示電流通過的作用，所謂特殊的“動(dòng)物電”是不存在的?！咎岢鰡栴}】聯(lián)想到肌肉、神經(jīng)類似于能導(dǎo)電的電解質(zhì)的溶液，那么，電解質(zhì)溶液與活潑性不同的金屬作用會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢？請(qǐng)先做以下嘗試：【學(xué)生實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)】實(shí)驗(yàn)1觀察記錄（你看到了什么？）結(jié)論（小組討論）將鋅片和銅片平行插入稀硫酸溶液中，觀察現(xiàn)象；鋅片表面有氣泡生成銅片面有無泡生成Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2銅不能與稀硫酸反應(yīng)再使鋅片和銅片接觸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。銅片也有氣泡生成為什么銅片表面有氣泡？H+得到的電子是銅失去的嗎？電子從鋅片轉(zhuǎn)移到銅片上，H+得到的電子不是銅失去的?！咎岢鰡栴}】你的頭腦中產(chǎn)生了什么疑問？做一個(gè)合理的假設(shè)解釋你的疑問！【學(xué)生假設(shè)】假設(shè)：電子從鋅片跑到銅片上?！咀穯枴咳绾巫C明電路中有電子通過？【學(xué)生回答】用電流表檢驗(yàn)！將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來，在導(dǎo)線之間接入電流表。平行插入稀硫酸溶液中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?！窘處煛縿?dòng)手試一下吧！【學(xué)生實(shí)驗(yàn)教師指導(dǎo)】實(shí)驗(yàn)2：觀察記錄（你看到了什么？）結(jié)論（小組討論）將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來，在鋅片和銅片導(dǎo)線之間接入電流表。電流表偏轉(zhuǎn)1.電路中有電流通過；2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?！窘處煛侩娏鞅砥D(zhuǎn)啦！電流產(chǎn)生啦！從能量變化的角度分析這是什么裝置?【學(xué)生】化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?！景鍟吭姵囟x：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池?！拘〗M討論】1．在鋅片和銅片表面分別發(fā)生了哪些變化？2．電子從哪里來，到哪里去？3.電池的正極和負(fù)極分別是什么？判斷依據(jù)是什么？4.溶液中有哪些看不見的動(dòng)作？【展示圖片】SHAPE【小組匯報(bào)】由于Zn失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上，故導(dǎo)線上有電流通過，因此電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由鋅片流向銅片，根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，電子移動(dòng)方向與電流方向相反，電流由銅片流向鋅片，銅片為正極，鋅片為負(fù)極。負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+正極Cu：2H＋＋2e－＝H2Zn失去的電子成Zn2+進(jìn)入溶液，溶液中的陰離子移向負(fù)極Zn，陽離子移向正極Cu?！灸M動(dòng)畫】【教師總結(jié)板書】氧化還原反應(yīng)原電池反應(yīng)本質(zhì)：化學(xué)能電能氧化還原反應(yīng)Zn+2H+==ZnZn+2H+==Zn2++H2↑2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng)銅鋅原電池電解質(zhì)溶液還原反應(yīng)陰離子陽離子負(fù)極正極陽離子失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生電極反應(yīng)總式：2e-Zn-2e-=Zn2+【過渡】原電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，哪么要構(gòu)成一個(gè)原電池需要哪些條件呢？【閱讀材料】《科學(xué)史話伏打與電池的發(fā)明(二)》伏打指出，伽伐尼實(shí)驗(yàn)中連接起來的是兩種不同的金屬(他稱為第一類導(dǎo)體或干導(dǎo)體)和含液體的青蛙肌肉(他稱為第二類導(dǎo)體或濕導(dǎo)體)。伏打把不同的金屬板浸入同一種電解液里，組成了第一個(gè)直流電源——伏打電池。他用幾個(gè)容器盛了鹽水，把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來，電流就產(chǎn)生了?！咎岢鰡栴}】根據(jù)已具備的氧化還原反應(yīng)知識(shí)和上述信息，你認(rèn)為構(gòu)成原電池的條件是什么？說出你的想法并與同伴交流。【學(xué)生假設(shè)】原電池組成：兩塊電極（正、負(fù)極）和電解質(zhì)溶液?！拘〗M討論】下列裝置能否構(gòu)成原電池。如果你還有疑問，你可用下列藥品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe釘、稀硫酸、無水乙醇、導(dǎo)線、CuSO4溶液、電流表、燒杯等設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明你的想法。第一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：能否構(gòu)成原電池能能能不能構(gòu)成原電池條件一小組討論：原電極的電極材料的活潑性不同的金屬或非金屬導(dǎo)體石墨等第二組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：能否構(gòu)成原電池能不能構(gòu)成原電池條件二小組討論：電極必須插在電解質(zhì)溶液中第三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：能否構(gòu)成原電池不能構(gòu)成原電池條件三小組討論：兩極相連必須形成閉合回路【教師總結(jié)】形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極---負(fù)極：較活潑的金屬；正極：較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體石墨等；形成條件二：電極需插在電解質(zhì)溶液中；形成條件三：必須形成閉合回路。用一句話可概括為“兩極一液成回路”【板書】構(gòu)成原電池條件：“兩極一液成回路”?！咎釂枴坑行掳l(fā)現(xiàn)的請(qǐng)舉手，還有什么實(shí)驗(yàn)方案在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件無法驗(yàn)證的?【學(xué)生】原電池反應(yīng)必須是自發(fā)氧化還原反應(yīng)?！具^渡】根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，你是不是已經(jīng)摩拳擦掌，想動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)原電池呢？【實(shí)踐活動(dòng)】有下列材料：電極（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe釘?shù)热芜x）、導(dǎo)線、水果（西紅柿2個(gè)）、電流計(jì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的裝置。方式：最好先獨(dú)立設(shè)計(jì)，并動(dòng)手試驗(yàn)，邊做邊改進(jìn)，也可與鄰座同學(xué)相互討論和觀摩，或請(qǐng)老師指導(dǎo)。我設(shè)計(jì)的原電池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電流表是否偏轉(zhuǎn)能否構(gòu)成原電池結(jié)論【講述】通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家知道了用西紅柿作電解液也可以組成原電池。我們回家也可以用其它金屬、水果、液體再試一試?！菊n堂練習(xí)】請(qǐng)你當(dāng)醫(yī)生：格林太太是位漂亮、開朗、樂觀的婦女,當(dāng)在開懷大笑的時(shí)候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的—這是格林太太富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼做的—這是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不解的是，打從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠，心情煩躁……醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍然末見好轉(zhuǎn)。你能為格林太太開一個(gè)藥方嗎？【課后作業(yè)】1、完成探究：完成成長(zhǎng)記錄表。2、解決問題：了解一個(gè)真正的電池，看看哪些地方運(yùn)用到今天大家的研究成果。3、搜集關(guān)于廢舊電池中存在的物質(zhì)，廢舊電池隨便丟棄會(huì)對(duì)環(huán)境造成哪些不良影響？六、板書設(shè)計(jì)第二節(jié)《化學(xué)能與電能》一、原電池定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。氧化還原反應(yīng)二、化學(xué)能電能氧化還原反應(yīng)2H++2e2H++2e-=H2↑Zn+2H+==Zn2++H2↑氧