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    探尋原電池


    2013-11-22 13:34:00   來源:   撰稿:楊帆   攝影攝像:    ;  評論:0 點擊:

    探尋原電池教學設計科目高中化學時間 2012年3月30日班級 高一(18)班 課題 探尋原電池授課人 葛勝文課型多媒體網絡實驗探究  一、教材分析   新課程標準對原電池部分的要求是:體驗化學能與電能轉化的探...
    探尋原電池

    教學設計
    科目
    高中化學 時間 2012年3月30日 班級 高一(18)班
    課題 探尋原電池 授課人 葛勝文 課型 多媒體網絡實驗探究
      一、教材分析
      新課程標準對原電池部分的要求是:體驗化學能與電能轉化的探究過程,了解原電池的工作原理,能寫出電極反應和電池總反應方程式;認識化學能與電能轉化的實際意義及其重要應用。這一部分內容是以必修2第二章第二節《化學能與電能》為基礎,是對必修2電化學基礎的加深和提高——加深對原電池工作原理、原電池形成條件的認識,提高對原電池實用性開發等方面的認知發展。
      二、學情分析
      在必修2中,學生已經學習了原電池的相關知識,如鋅銅(稀硫酸)原電池的工作原理,簡單原電池的形成條件;但在理解原電池實驗現象、鋅銅(稀硫酸)原電池作為化學電源開發的缺點等方面存在疑問。所以本節課教學的重點放在加深理解原電池構成條件,引導學生分析反常現象產生的原因,體會鋅銅(稀硫酸)原電池的缺點,并根據實際需要能設計出較為科學的原電池模型(鹽橋原電池),同時體會鹽橋的設置不僅僅是一項實驗技術的改進,更是對舊思維模式一次質的突破,裝置中氧化劑、還原劑完全隔離卻能實現電子的定向轉移,其優點是能持續、穩定產生電流,這也為原電池原理實用性開發奠定了理論基礎。
      三、設計思路
      以探究實驗為載體,創設生活問題情境,水果電池模擬口腔環境,將設計原電池與知識回顧、新知識引入融為一體,將原電池構成條件的實驗探究與思考交流交替進行,充分利用學生的好奇心和求知欲,讓學生自主參與知識的獲得過程,并通過多媒體網絡平臺給學生充分表達自己想法的機會,設計層層實驗和問題情境,學生在自主實驗、積極思考和相互討論中自己發現問題、分析問題和解決問題。在教學內容的安排上,從易到難,從實踐到理論再到實踐的順序,首先通過美美女士牙痛的生活難題引入課題;在實驗—觀察—討論—推測—驗證的過程中,加深理解原電池的構成條件;然后通過實驗反常現象的討論探索能產生持續穩定電流的原電池的條件;最后讓學生觀察和體驗鹽橋原電池,理解在實用性開發方面的積極意義。課堂設計根據學生的知識結構、心理特點和教學內容的實際需要,采取啟發討論、實驗探究、多媒體互動等教學方法進行教學。
      四、教學設計
    教學目標 知識與技能 1.進一步認識原電池的構成條件,了解原電池的工作原理;
    2.通過實驗與分析,了解簡單原電池的缺點和改進方法;
    3.了解鹽橋原電池的功能與價值;
    4. 學會設計簡單原電池。
    過程與方法 1.經過對簡單原電池裝置的優化過程,進一步理解科學探究的意義;
    2.在科學探究的過程中要具有較強的問題意識,敢于質疑,勤于思考;
    3.學會運用觀察、實驗等多種手段獲取信息,運用比較等方法對信息進行加工。
    情感態度價值觀 1.在學習中體驗并享受探究帶來的快樂,感受化學世界的奇妙;
    2.增強聯系實際學習化學并將化學知識應用于生活的意識。
    教學重點 原電池構成條件的探究與實際應用
    教學難點 鹽橋原電池的功能與價值
    教學方法 誘思—探究—實驗,分析—推理—歸納
    儀器藥品 藥品:鋅片、銅片、稀硫酸、鹽橋;儀器:電流計、導線、燒杯、鹽橋
    教師活動預設 學生活動預設 設計意圖
    引入新課 [展示]病例檔案
    [資料]請你當醫生:望聞問切。自從先后裝了兩顆假牙(不銹鋼和黃金),美美女士的心情一直不爽——頭痛失眠、心情煩燥。
    初步診斷:病因估計出在哪里?
    學生思考
    交流感受
    體會化學學科源于生活,而又用于生活的學科價值。
    探究原電池構成條件 [探究病因]模擬“口腔”電池
    蘋果——口腔
    鐵釘、銅釘——不銹鋼、黃金
    蘋果汁——電解質溶液
    [動手實驗1]在蘋果上插上鐵釘和銅釘,代表兩顆假牙,串聯接上電流計。觀察電流計指針并判斷電源正負極。 加深原電池
    的認識。
    [解決問題]兩顆假牙在口腔溶液中構成了原電池,產生的電流刺激腦神經,導致美美女士頭痛失眠、心情煩躁。
    [請你開處方]怎樣解除美美女士的痛苦?
    [提出假設]讓兩顆假牙不構成原電池。
    [探究構成條件]蘋果汁呈酸性,在蘋果上插上鐵釘、銅釘、牙簽、鉛筆芯、刀片等,串聯電流計,再切開蘋果。
    [實驗演示]吊瓶實驗:鐵釘和銅釘分別插在CuSO4或植物油中,能否構成原電池?
    [動手實驗2]任選兩種做電極,能構成多少個原電池?用小刀對半切開蘋果,選擇兩種做電極,能構成電池嗎?
    [課堂討論]構成原電池的條件是什么?[解決問題]根據原電池構成條件的實驗探究,結合經濟條件、美觀要求、口腔環境等,請你開出處方?


    體驗鹽橋原電池 [實驗引領]在鋅銅原電池實驗中,有同學設計了這樣的探究實驗方案并有意外發現,請你思考:
    1.在盛稀硫酸的容器里放一根溫度計;
    2.觀察鋅片、銅片、電流計和溫度計的變化并如實記錄。
    [意外現象1]溶液溫度升高。
    說明能量如何變化?影響電池效率嗎?
    你有辦法彌補嗎?
    [意外現象2]負極鋅片上也有大量氣泡。產生氣泡能量是怎樣轉化的?
    影響電池效率嗎?你有何辦法彌補?
    [引問]你有什么啟發嗎?

    實驗現象
    1.鋅片上有大量氣泡
    2.銅片上有少量氣泡
    3.檢流計指針偏轉
    培養如實觀察、記錄實驗現象的習慣。 提高學生的問題意識,敢于質疑,勤于思考。 培養學生利用信息、分析問題的能力 體會鹽橋原電池的功能與價值 培養學生運用比較的方法加工信息
    [實驗改進]觀察鹽橋原電池實驗現象。
    [質疑]該電池是什么反應的化學能轉化為電能?
    寫出電極反應式與總反應方程式。
    取走鹽橋,電流表指針為0,為什么? [質疑]鹽橋有什么作用?
    鹽橋原電池的優點有哪些?
    濾紙、食鹽水溶液能替代鹽橋嗎? [師生總結]
    鹽橋的作用和鹽橋原電池的優點 [質疑]氧化劑和還原劑只有接觸才能發生化學反應嗎?
    學生思考、討論。師生共同完成實驗并觀察記錄現象
    1、鋅片上沒有氣泡
    2、銅片上有少量氣泡
    3、檢流計指針偏轉
    4、溶液的溫度沒有改變 鹽橋的作用:
    溝通內電路、平衡電荷
    鹽橋的替代品 鹽橋原電池的優點:
    1.能量轉換率高
    2.產生持續、穩定的電流
    3.防止自放電
    鹽橋的設置不僅僅是一個普通的實驗技術的改進,而是對舊的思維模式的一個質的突破,在有鹽橋的原電池這種特定裝置中氧化劑、還原劑近乎完全隔離卻能實現電子的定向轉移,其優點是能持續、穩定產生電流,這也為原電池原理的實用性開發奠定了理論基礎。

    設計原電池 設計中需要關注的問題:
    1、有一個自發進行的氧化還原反應
    2、要有電極材料
    3、電解質溶液
    4、組成閉合回路
    5、裝置
    請將氧化還原反應
    Cu +2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+設計成一個能產生穩定電流的原電池裝置,并寫出兩個電極上的電極反應。
    培養學生體會原電池的本質是自發的氧化還原反應,提高分析問題、解決問題的能力。
    板書設計:主板書
    探尋原電池
    一、探究原電池構成條件
    二、體驗鹽橋原電池
    鹽橋的作用:溝通內電路、平衡電荷
    三、設計原電池
    副板書
    負極: Cu–2e- = Cu2+
    正極:2Fe3++2e- = 2Fe2+
    電解質溶液:Fe2(SO4)3、FeCl3
    教學反思
    實錄導讀

      通過美美女士牙痛創設情境引出新課,選擇蘋果模擬口腔環境來探究牙痛的病因:口腔中形成了原電池,電流刺激腦神經引起頭痛不適;為了解除痛苦提出治療方案的假設,不構成原電池的實驗條件,并動手操作探究不構成原電池的條件,參加網絡平臺“請你開處方”大討論活動,提高對原電池原理的理解能力。通過實驗意外現象情境的設計,利用網絡平臺討論活動,提出原電池效率的新思考,了解原電池設計的不足同時體驗鹽橋原電池的創新與變革,體會氧化劑和還原劑不接觸也能發生化學反應的事實,最后通過網絡平臺參加課堂反饋并由老師及時評價,指出班級整體優勢與個別學生思維的不足之處。
      課堂實錄方案設計
      一、創設情景,驗證病因


      設計意圖:創設生活情境“美美牙痛”、“水果電池”,帶著興趣進課堂。
      師生活動:通過美美女士牙痛,尋求病因引發學生思考,同時安排學生動手進行探究實驗:在蘋果上插上鐵釘和銅釘,代替兩顆假牙,串聯接上電流計,觀察是否有電流,驗證病因。
      二、實驗探究,自主操作

     
      設計意圖:學生通過蘋果模擬電池,對原電池的構成條件做整體探究。
      師生活動:解除美美女士的痛苦,提出假設,探究不構成原電池的實驗條件。
      三、討論回帖,相互交流

     
      設計意圖:通過網絡平臺參加[請你開處方]大討論活動,提高原電池原理的應用能力。
      師生活動:根據原電池構成條件的實驗探究,結合經濟條件、美觀要求、口腔環境等,參加給美美女士開處方活動的大討論;每個學生要求在平臺上至少回復一個帖子,并且在網絡平臺與同學們交互式討論,加深對原電池原理的理解與應用。

      四、引發思考,體驗鹽橋

     
      設計意圖:通過實驗意外現象情境的設計,利用網絡平臺參加討論活動,提高原電池效率的新思考。
      師生活動:根據實驗反常現象的情境設計,展開實驗原理的思考:
      1.溶液的溫度升高。說明能量有損耗,你有辦法彌補嗎?
      2.負極鋅片上也有大量氣泡。說明能量不能完全轉化為電能,如何改進?
      取走鹽橋,電流表指針為0,為什么?鹽橋有什么作用?
      鹽橋原電池的優點有哪些?濾紙、食鹽水溶液能替代鹽橋嗎?


      五、自主應用,設計原電池

     
      設計意圖:通過氧化還原反應知識與原電池電極方程式的學習,設計原電池。
      師生活動:提示學生關注原電池設計中的問題,指導學生學會原電池設計的方法:有一個自發進行的氧化還原反應/要有電極材料/電解質溶液/組成閉合回路/實驗裝置
      請將氧化還原反應Cu +2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,設計成一個能產生穩定電流的原電池裝置,并寫出兩個電極上的電極反應。
      六、課堂反饋,檢測能力

     
      設計意圖:通過網絡學案讀取試題,檢測原電池原理的理解能力。
      師生活動:根據網絡學案中的五個選擇題,客觀檢測課堂學習效果,并由網絡平臺及時做出統計,全面了解班級同學的回答情況,客觀公正、及時評價,指出不足,表揚優秀。

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