第1章 微項目 設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案-化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)選擇性必修1同步導(dǎo)學(xué)案配套教學(xué)設(shè)計 魯科版（2019）雙選

第1章微項目設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案——化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)選擇性必修1同步導(dǎo)學(xué)案配套教學(xué)設(shè)計魯科版（2019）雙選學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點(diǎn)教具課程基本信息1.課程名稱：載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案

2.教學(xué)年級和班級：高中化學(xué)選擇性必修1

3.授課時間：2024-2025學(xué)年

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用，提高科學(xué)探究能力。

2.培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力，將理論知識應(yīng)用于實(shí)際情境中。

3.提升創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力，通過設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案，培養(yǎng)解決航天領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。

4.增強(qiáng)對化學(xué)學(xué)科的興趣和認(rèn)同感，培養(yǎng)持續(xù)學(xué)習(xí)的動力。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法1.重點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用。

解決辦法：通過實(shí)例分析和討論，讓學(xué)生在實(shí)際情境中理解能量和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。

2.難點(diǎn)：設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案。

解決辦法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組合作，提供相關(guān)資料和指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，并提供反饋和幫助。

3.重點(diǎn)：分析問題、解決問題的能力。

解決辦法：通過案例分析和問題解決的活動，培養(yǎng)學(xué)生的分析思維和解決問題的技巧。

4.難點(diǎn)：將理論知識應(yīng)用于實(shí)際情境中。

解決辦法：提供實(shí)際案例和情境，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識與實(shí)際情況相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

5.重點(diǎn)：創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力。

解決辦法：鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思考，組織小組合作活動，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作意識和溝通能力。教學(xué)資源1.軟硬件資源：教室、黑板、多媒體投影儀、計算機(jī)、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

2.課程平臺：學(xué)校提供的教學(xué)管理系統(tǒng)、化學(xué)教材、教學(xué)課件。

3.信息化資源：在線化學(xué)教學(xué)資源、相關(guān)學(xué)術(shù)期刊和論文、航天領(lǐng)域相關(guān)視頻和圖片。

4.教學(xué)手段：講解、演示、實(shí)驗(yàn)、小組討論、項目式學(xué)習(xí)、互動提問。教學(xué)過程設(shè)計1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-教師通過展示航天器發(fā)射的視頻，引發(fā)學(xué)生對航天領(lǐng)域的興趣。

-提出問題：“航天器在太空中如何獲取能量和氧氣？”引導(dǎo)學(xué)生思考。

2.講授新課（15分鐘）

-教師簡要介紹化學(xué)電池的工作原理和氧氣再生的重要性。

-通過示例和圖解，講解化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用。

3.師生互動環(huán)節(jié)（10分鐘）

-教師提問：“化學(xué)電池在航天器中的應(yīng)用有哪些？”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論。

-學(xué)生分組進(jìn)行討論，分享各自設(shè)計的載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案。

4.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-教師提供一些相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生進(jìn)行解答。

-學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)題，教師進(jìn)行個別指導(dǎo)和解答疑問。

5.課堂提問環(huán)節(jié)（5分鐘）

-教師提問：“你們在設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案時遇到了哪些困難？”

-學(xué)生分享自己的問題和解決方法，教師進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo)。

6.總結(jié)與拓展（5分鐘）

-教師總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用在航天領(lǐng)域的重要性。

-提出一些拓展問題，激發(fā)學(xué)生的思考和興趣，例如：“未來航天器能源技術(shù)的發(fā)展趨勢是什么？”

總時長：45分鐘

教學(xué)過程中，教師要注重與學(xué)生的互動，鼓勵學(xué)生積極參與討論和練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識。同時，要關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時進(jìn)行個別指導(dǎo)和解答疑問，確保學(xué)生理解和掌握新知識。通過本節(jié)課的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決航天領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.理解化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用，能夠解釋航天器中化學(xué)電池的工作原理和氧氣再生的重要性。

2.掌握設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案的基本方法，能夠?qū)⒗碚撝R應(yīng)用于實(shí)際情境中。

3.提高科學(xué)探究能力，通過實(shí)例分析和討論，學(xué)會分析問題、解決問題的方法。

4.培養(yǎng)創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力，通過小組合作活動，學(xué)會與他人合作、分享想法和解決問題。

5.增強(qiáng)對化學(xué)學(xué)科的興趣和認(rèn)同感，激發(fā)持續(xù)學(xué)習(xí)的動力。

學(xué)生將通過課堂講解、實(shí)驗(yàn)演示、小組討論等形式，全面理解和掌握本節(jié)課的知識點(diǎn)。通過實(shí)際案例分析和問題解決的活動，學(xué)生將能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際情境中，提高解決實(shí)際問題的能力。同時，通過小組合作活動，學(xué)生將培養(yǎng)創(chuàng)新意識和團(tuán)隊合作能力，提高溝通能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。此外，學(xué)生還將培養(yǎng)對化學(xué)學(xué)科的興趣和認(rèn)同感，激發(fā)持續(xù)學(xué)習(xí)的動力。內(nèi)容邏輯關(guān)系本文重點(diǎn)知識點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)中能量的釋放和吸收、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程。

板書設(shè)計：能量轉(zhuǎn)化圖、物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程的步驟和關(guān)鍵點(diǎn)。

2.設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案

本文重點(diǎn)知識點(diǎn)：化學(xué)電池的種類和原理、氧氣再生的方法和技術(shù)。

板書設(shè)計：化學(xué)電池的工作原理圖、氧氣再生方案的設(shè)計步驟和關(guān)鍵點(diǎn)。

3.應(yīng)用理論知識解決實(shí)際問題

本文重點(diǎn)知識點(diǎn)：將化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用應(yīng)用于航天領(lǐng)域的實(shí)際問題。

板書設(shè)計：航天器中化學(xué)電池與氧氣再生方案的應(yīng)用實(shí)例和效果展示。典型例題講解1.例題一：化學(xué)反應(yīng)中能量的轉(zhuǎn)化

題目：一輛燃油汽車行駛100公里，消耗了多少升汽油？

解答：根據(jù)能量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)中能量的輸入等于輸出。汽車行駛過程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能。假設(shè)汽車燃油的燃燒產(chǎn)生的能量全部轉(zhuǎn)化為動能，可以根據(jù)汽車的動力學(xué)公式計算出所需的汽油量。具體計算過程如下：

-計算汽車行駛過程中的動能：E=1/2*m*v^2，其中m為汽車的質(zhì)量，v為速度。

-根據(jù)汽車的動力學(xué)公式：F=m*a，其中F為牽引力，a為加速度。

-由于汽車勻速行駛，所以牽引力等于摩擦力：F=f。

-根據(jù)能量守恒定律：E=F*s，其中s為行駛的距離。

-將上述公式聯(lián)立，解得汽油消耗量。

2.例題二：物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程

題目：設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證氫氧化鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉和水。

解答：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的原理，可以通過觀察反應(yīng)產(chǎn)物的形成來驗(yàn)證反應(yīng)的發(fā)生。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

-準(zhǔn)備氫氧化鈉溶液和硫酸溶液。

-將一定量的氫氧化鈉溶液加入試管中。

-逐滴加入硫酸溶液，同時觀察試管內(nèi)是否有氣泡產(chǎn)生。

-反應(yīng)完成后，進(jìn)行產(chǎn)物的檢驗(yàn)，可以使用酚酞指示劑檢測硫酸鈉的生成。

3.例題三：化學(xué)電池的原理

題目：解釋鉛酸電池的工作原理。

解答：鉛酸電池是一種常見的化學(xué)電池，其工作原理如下：

-鉛酸電池由正極（鉛二氧化物）、負(fù)極（純鉛）和電解液（硫酸溶液）組成。

-在放電過程中，正極上的鉛二氧化物與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和電子，電子通過外部電路流向負(fù)極。

-在充電過程中，外部電源對電池進(jìn)行反向電壓，使硫酸鉛在正極上還原為鉛二氧化物，同時硫酸在負(fù)極上氧化為硫酸鉛。

-鉛酸電池的電壓和容量取決于正負(fù)極的材料和電解液的濃度。

4.例題四：氧氣再生的方法

題目：設(shè)計一個簡單的氧氣再生裝置。

解答：氧氣再生裝置可以通過多種方法實(shí)現(xiàn)，以下是一個簡單的裝置設(shè)計：

-使用一個透明的塑料瓶，將其一側(cè)封閉，另一側(cè)連接一個氣泵。

-在封閉的一側(cè)放入一種能夠吸收二氧化碳并釋放氧氣的物質(zhì)，如過氧化鈉或過氧化氫。

-通過氣泵向封閉的一側(cè)注入空氣，使氧氣與吸收二氧化碳的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

-反應(yīng)完成后，通過氣泵將氧氣從塑料瓶中抽出，得到純凈的氧氣。

5.例題五：應(yīng)用理論知識解決實(shí)際問題

題目：設(shè)計一個載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案。

解答：設(shè)計一個載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案需要考慮航天器的能源需求、電池的性能和安全性等因素。以下是一個簡單的方案設(shè)計：

-選擇一種適合航天器使用的化學(xué)電池，如鋰離子電池或燃料電池。

-設(shè)計一個氧氣再生系統(tǒng)，可以使用電解水的方法產(chǎn)生氧氣，同時將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氫氣或其它無害物質(zhì)。

-將化學(xué)電池和氧氣再生系統(tǒng)集成在一起，形成一個完整的能源供應(yīng)系統(tǒng)。

-確保系統(tǒng)的體積小、重量輕、壽命長，并具有良好的性能和安全性。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)是讓學(xué)生理解化學(xué)反應(yīng)中能量及物質(zhì)的轉(zhuǎn)化利用，以及設(shè)計載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案。為了幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識并提高能力，布置以下作業(yè)：

作業(yè)1：根據(jù)課堂講解的內(nèi)容，總結(jié)化學(xué)反應(yīng)中能量的釋放和吸收的過程，并以文字和圖示的形式呈現(xiàn)。

作業(yè)2：以小組為單位，設(shè)計一個載人航天器用化學(xué)電池與氧氣再生方案，并撰寫一份詳細(xì)的方案說明書。

作業(yè)3：選擇一個實(shí)際航天領(lǐng)域中的能源問題，運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行分析，并提出解決方案。

2.作業(yè)反饋

教師應(yīng)及時對學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行批改和反饋，指出存在的問題并給出改進(jìn)建議，以促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)步。以下是對作業(yè)的具體反饋意見：

作業(yè)1：

-正確描述了化學(xué)反應(yīng)中能量的釋放和吸收過程，但部分學(xué)生的圖示表達(dá)不夠清晰，建議加強(qiáng)圖示的繪制能力。

-部分學(xué)生的作業(yè)中對能量守恒定律的應(yīng)用不夠準(zhǔn)確，建議加強(qiáng)對相關(guān)概念的理解。

作業(yè)2：

-大部分小組能夠提出合理的載人航