第六章 實驗活動6 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 教學(xué)設(shè)計 -2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊

第六章實驗活動6化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能教學(xué)設(shè)計-2024-2025學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)課主要講述化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，包括原電池的構(gòu)成、工作原理和能量轉(zhuǎn)化過程。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與課本第五章“電解質(zhì)溶液中的離子反應(yīng)”緊密相關(guān)，通過復(fù)習電解質(zhì)溶液中的離子反應(yīng)知識，幫助學(xué)生理解原電池的構(gòu)成和工作原理。核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責任。通過實驗活動，學(xué)生能夠運用化學(xué)知識設(shè)計、實施和解釋實驗，提升觀察、分析、推理和解決問題的能力。同時，培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)現(xiàn)象的好奇心和探索精神，以及對化學(xué)能量轉(zhuǎn)化的科學(xué)態(tài)度和責任感。學(xué)習者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握的相關(guān)知識：學(xué)生在本節(jié)課前已經(jīng)學(xué)習了電解質(zhì)溶液中的離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等基礎(chǔ)知識，對化學(xué)反應(yīng)和能量變化有一定的認識。此外，學(xué)生還應(yīng)具備基本的實驗操作技能，如使用化學(xué)儀器、觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)等。

2.學(xué)生的學(xué)習興趣、能力和學(xué)習風格：高一年級學(xué)生對化學(xué)學(xué)科普遍感興趣，尤其是與生活實際相關(guān)的化學(xué)現(xiàn)象。學(xué)生在學(xué)習過程中表現(xiàn)出較強的動手實踐能力，喜歡通過實驗探究來學(xué)習新知識。學(xué)習風格上，部分學(xué)生傾向于通過觀察和實驗來獲取知識，而另一部分學(xué)生則更偏好通過理論分析來理解化學(xué)原理。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：學(xué)生在學(xué)習化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能時，可能會對原電池的構(gòu)成和工作原理感到困惑，尤其是對電極反應(yīng)、電子流動等概念的理解。此外，學(xué)生在進行實驗操作時可能會遇到實驗誤差、數(shù)據(jù)記錄不準確等問題，需要教師引導(dǎo)他們學(xué)會分析和處理實驗數(shù)據(jù)。針對這些困難，教師應(yīng)通過生動的教學(xué)案例、分組討論和實驗指導(dǎo)等方式幫助學(xué)生克服挑戰(zhàn)。教學(xué)資源-軟硬件資源：原電池實驗裝置、電極、電解質(zhì)溶液、導(dǎo)線、電流表、電壓表、實驗臺、計算機、投影儀。

-課程平臺：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、多媒體教學(xué)平臺。

-信息化資源：化學(xué)教學(xué)視頻、實驗操作步驟PPT、原電池工作原理動畫。

-教學(xué)手段：演示實驗、小組合作、課堂討論、板書講解。教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習任務(wù)：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預(yù)習資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習目標和要求。

例如，教師可以要求學(xué)生預(yù)習原電池的基本構(gòu)成和工作原理，并了解不同類型的電極材料。

-設(shè)計預(yù)習問題：圍繞“化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能”課題，設(shè)計一系列具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

問題示例：“為什么金屬和電解質(zhì)溶液可以形成原電池？原電池中的化學(xué)反應(yīng)是如何進行的？”

-監(jiān)控預(yù)習進度：利用平臺功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習進度，確保預(yù)習效果。

教師可以通過查看學(xué)生提交的預(yù)習成果或進行小測驗來評估預(yù)習效果。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習資料：按照預(yù)習要求，自主閱讀預(yù)習資料，理解原電池的基本概念和原理。

-思考預(yù)習問題：針對預(yù)習問題，進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問。

-提交預(yù)習成果：將預(yù)習成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習能力。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺、微信群等，實現(xiàn)預(yù)習資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

-幫助學(xué)生提前了解原電池的基本知識，為課堂學(xué)習做好準備。

-培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習能力和獨立思考能力。

2.課中強化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：通過展示原電池的實際應(yīng)用案例，如手機電池的工作原理，引出“化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能”課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。

-講解知識點：詳細講解原電池的構(gòu)成、工作原理和能量轉(zhuǎn)化過程，結(jié)合實例幫助學(xué)生理解。

例如，講解鋅銅原電池的電極反應(yīng)和電子流動。

-組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生根據(jù)預(yù)習內(nèi)容，分析不同原電池的優(yōu)缺點。

-解答疑問：針對學(xué)生在學(xué)習中產(chǎn)生的疑問，如“為什么電極反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)？”進行及時解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：認真聽講，積極思考老師提出的問題。

-參與課堂活動：積極參與小組討論，提出自己的觀點和疑問。

-提問與討論：針對不懂的問題或新的想法，勇敢提問并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：通過詳細講解，幫助學(xué)生理解原電池的知識點。

-實踐活動法：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生在實踐中應(yīng)用所學(xué)知識。

-合作學(xué)習法：通過小組討論等活動，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識和溝通能力。

作用與目的：

-幫助學(xué)生深入理解原電池的知識點，掌握其工作原理。

-通過實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：布置設(shè)計原電池的課后作業(yè)，要求學(xué)生設(shè)計一個簡單的原電池，并預(yù)測其工作效果。

-提供拓展資源：提供與原電池相關(guān)的拓展資源，如科學(xué)雜志文章、在線實驗視頻等，供學(xué)生進一步學(xué)習。

-反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)，指出設(shè)計中的不足和改進方向。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：認真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習效果。

-拓展學(xué)習：利用老師提供的拓展資源，進行進一步的學(xué)習和思考。

-反思總結(jié)：對自己的學(xué)習過程和成果進行反思和總結(jié)，提出改進建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習。

-反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對自己的學(xué)習過程和成果進行反思和總結(jié)。

作用與目的：

-鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的原電池知識點和技能。

-通過拓展學(xué)習，拓寬學(xué)生的知識視野和思維方式。

-通過反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進建議，促進自我提升。知識點梳理1.原電池的構(gòu)成

-電極：通常由兩種不同的金屬或金屬與非金屬構(gòu)成，電極材料的選擇對電池性能有重要影響。

-電解質(zhì)：用于導(dǎo)電并參與氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，分為酸性、堿性、中性電解質(zhì)。

-導(dǎo)線：連接電極，形成閉合回路，允許電子流動。

2.原電池的工作原理

-氧化還原反應(yīng)：在電極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，一個電極發(fā)生氧化反應(yīng)（失電子），另一個電極發(fā)生還原反應(yīng)（得電子）。

-電子流動：在回路中，電子從氧化電極流向還原電極，形成電流。

-電勢差：電極間的電勢差是驅(qū)動電子流動的動力，決定了電池的電動勢。

3.電動勢與電壓

-電動勢：電池在沒有外部負載時，兩電極間的電勢差。

-電壓：電池在外部負載時，兩電極間的電勢差，受電池內(nèi)阻影響。

4.內(nèi)阻與外阻

-內(nèi)阻：電池內(nèi)部電阻，影響電池輸出電壓。

-外阻：負載電阻，連接在電池兩端，影響電池的輸出電流。

5.電池的效率

-效率：電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的比例，通常用百分比表示。

-理想電池：無內(nèi)阻，效率為100%。

-實際電池：存在內(nèi)阻，效率低于100%。

6.原電池的類型

-干電池：如鋅錳電池，一次性使用，不可充電。

-鉛酸電池：如汽車電池，可充電，用于存儲電能。

-鋰電池：廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備，具有高能量密度和長壽命。

7.原電池的應(yīng)用

-便攜式電子設(shè)備：手機、筆記本電腦、平板電腦等。

-家用電器：電動工具、照明設(shè)備等。

-交通工具：電動汽車、電動自行車等。

8.原電池的充電與放電

-充電：通過外部電源，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，存儲在電池中。

-放電：電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供外部設(shè)備使用。

9.原電池的安全性

-過熱：電池在使用過程中可能會過熱，導(dǎo)致性能下降或損壞。

-爆炸：某些類型的電池（如鋰離子電池）在不當使用或制造缺陷的情況下可能發(fā)生爆炸。

-環(huán)境影響：電池的化學(xué)成分可能對環(huán)境造成污染。

10.原電池的回收與處理

-回收：將廢舊電池進行回收處理，提取有價值的材料。

-處理：對無法回收的電池進行安全處理，防止環(huán)境污染。典型例題講解例題1：設(shè)計一個簡單的原電池，并預(yù)測其工作效果。

解答：設(shè)計一個鋅銅原電池，其中鋅片作為負極，銅片作為正極，稀硫酸作為電解質(zhì)溶液。

工作原理：

-負極（鋅片）：Zn→Zn2?+2e?（氧化反應(yīng)）

-正極（銅片）：Cu2?+2e?→Cu（還原反應(yīng)）

電池反應(yīng)：Zn+Cu2?→Zn2?+Cu

預(yù)測：

-電池會持續(xù)放電，直到鋅片完全反應(yīng)或電解質(zhì)溶液中的銅離子耗盡。

-電池的電動勢取決于鋅和銅的標準電極電勢差。

例題2：計算一個電動勢為1.5V的電池，當外接電阻為10Ω時，其輸出電流。

解答：

-根據(jù)歐姆定律，電流I=V/R

-其中V為電池的電動勢，R為外接電阻

-代入數(shù)值：I=1.5V/10Ω=0.15A

例題3：一個原電池的電動勢為1.2V，內(nèi)阻為0.5Ω，外接電阻為10Ω。計算電池的輸出功率。

解答：

-首先計算電流I=V/(R+r)

-其中V為電動勢，R為外接電阻，r為內(nèi)阻

-代入數(shù)值：I=1.2V/(10Ω+0.5Ω)=0.11A

-然后計算功率P=I2*R

-代入數(shù)值：P=(0.11A)2*10Ω=0.121W

例題4：一個電池的電動勢為2.0V，內(nèi)阻為0.3Ω，外接電阻為15Ω。如果電池的輸出功率為0.6W，計算電池的實際電動勢。

解答：

-首先計算電流I=P/V

-代入數(shù)值：I=0.6W/2.0V=0.3A

-然后計算實際電動勢V=I*(R+r)

-代入數(shù)值：V=0.3A*(15Ω+0.3Ω)=4.65V

例題5：一個原電池的電動勢為1.5V，內(nèi)阻為0.2Ω，外接電阻從5Ω增加到15Ω。計算電流的變化。

解答：

-當外接電阻為5Ω時，電流I?=V/(R+r)

-代入數(shù)值：I?=1.5V/(5Ω+0.2Ω)=0.28A

-當外接電阻為15Ω時，電流I?=V/(R+r)

-代入數(shù)值：I?=1.5V/(15Ω+0.2Ω)=0.09A

-電流的變化量ΔI=I?-I?

-ΔI=0.28A-0.09A=0.19A內(nèi)容邏輯關(guān)系①原電池的構(gòu)成

①.1電極：正負極材料的選擇對電池性能的影響

①.2電解質(zhì)：不同電解質(zhì)對電池性能的影響

①.3導(dǎo)線：連接電極，形成閉合回路

②原電池的工作原理

②.1氧化還原反應(yīng)：在電極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)

②.2電子流動：電子從氧化電極流向還原電極

②.3電勢差：電極間的電勢差驅(qū)動電子流動

③電動勢與電壓

③.1電動勢：電池沒有外部負載時的電勢差

③.2電壓：電池有外部負載時的電勢差

③.3內(nèi)阻與外阻：對電池輸出電壓和電流的影響

④電池的效率

④.1理想電池：無內(nèi)阻，效率為100%

④.2實際電池：存在內(nèi)阻，效率低于100%

⑤原電池的類型

⑤.1干電池：一次性使用，不可充電

⑤.2鉛酸電池：可充電，用于存儲電能

⑤.3鋰電池：廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備

⑥原電池的應(yīng)用

⑥.1便攜式電子設(shè)備：手機、筆記本電腦

⑥.2家用電器：電動工具、照明設(shè)備

⑥.3交通工具：電動汽車、電動自行車

⑦原電池的充電與放電

⑦.1充電：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

⑦.2放電：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

⑧原電池的安全性

⑧.1過熱：電池使用過程中的安全問題

⑧.2爆炸：電池的潛在危險

⑧.3環(huán)境影響：電池對環(huán)境的影響

⑨原電池的回收與處理

⑨.1回收：提取有價值的材料

⑨.2處理：防止環(huán)境污染教學(xué)評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度：通過觀察學(xué)生的提問、回答問題和參與討論的情況，評價學(xué)生對原電池知識點的理解和掌握程度。

-學(xué)生實驗操作技能：通過觀察學(xué)生在實驗中的操作是否規(guī)范、熟練，評價學(xué)生是否能夠正確使用實驗儀器和設(shè)備。

2.小組討論成果展示：

-學(xué)生對小組成果的展示：通過學(xué)生的小組討論和成果展示，評價學(xué)生是否能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用于實際問題解決。

-學(xué)生合作與溝通能力：通過小組討論的過程，評價學(xué)生是否能夠有效溝通、協(xié)作，共同完成任務(wù)。

3.隨堂測試：

-學(xué)生對原電池概念的理解：通過隨堂測試，評價學(xué)生對原電池基本概念、工作原理的理解程度。

-學(xué)生計算能力：通過測試中涉及電動勢、電壓、電流等計算題，評價學(xué)生的計算能力和應(yīng)用能力。

4.課后作業(yè)：

-學(xué)生對課后作業(yè)的完成情況：通過批改學(xué)生的課后作業(yè)，評價學(xué)生對知識的鞏固程度和解決問題的能力。

-學(xué)生對拓展資源的利用：通過檢查學(xué)生是否利用了教師提供的拓展資源，評價學(xué)生是否能夠主動進行深入學(xué)習。

5.教師評價與反饋：

-針對學(xué)生的課堂表現(xiàn)：教師應(yīng)給予學(xué)生及時的肯定和鼓勵，對于表現(xiàn)不佳的地方，應(yīng)提出具體的改進建議。

-針對小組討論成果：教師應(yīng)評價學(xué)生的討論是否深