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探寻原电池


2013-11-22 13:34:00   来源:   撰稿:杨帆   摄影摄像:    ;  评论:0 点击:

探寻原电池教学设计科目高中化学时间 2012年3月30日班级 高一(18)班 课题 探寻原电池授课人 葛胜文课型多媒体网络实验探究  一、教材分析   新课程标准对原电池部分的要求是:体验化学能与电能转化的探...
探寻原电池

教学设计
科目
高中化学 时间 2012年3月30日 班级 高一(18)班
课题 探寻原电池 授课人 葛胜文 课型 多媒体网络实验探究
  一、教材分析
  新课程标准对原电池部分的要求是:体验化学能与电能转化的探究过程,了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池总反应方程式;认识化学能与电能转化的实际意义及其重要应用。这一部分内容是以必修2第二章第二节《化学能与电能》为基础,是对必修2电化学基础的加深和提高——加深对原电池工作原理、原电池形成条件的认识,提高对原电池实用性开发等方面的认知发展。
  二、学情分析
  在必修2中,学生已经学习了原电池的相关知识,如锌铜(稀硫酸)原电池的工作原理,简单原电池的形成条件;但在理解原电池实验现象、锌铜(稀硫酸)原电池作为化学电源开发的缺点等方面存在疑问。所以本节课教学的重点放在加深理解原电池构成条件,引导学生分析反常现象产生的原因,体会锌铜(稀硫酸)原电池的缺点,并根据实际需要能设计出较为科学的原电池模型(盐桥原电池),同时体会盐桥的设置不仅仅是一项实验技术的改进,更是对旧思维模式一次质的突破,装置中氧化剂、还原剂完全隔离却能实现电子的定向转移,其优点是能持续、稳定产生电流,这也为原电池原理实用性开发奠定了理论基础。
  三、设计思路
  以探究实验为载体,创设生活问题情境,水果电池模拟口腔环境,将设计原电池与知识回顾、新知识引入融为一体,将原电池构成条件的实验探究与思考交流交替进行,充分利用学生的好奇心和求知欲,让学生自主参与知识的获得过程,并通过多媒体网络平台给学生充分表达自己想法的机会,设计层层实验和问题情境,学生在自主实验、积极思考和相互讨论中自己发现问题、分析问题和解决问题。在教学内容的安排上,从易到难,从实践到理论再到实践的顺序,首先通过美美女士牙痛的生活难题引入课题;在实验—观察—讨论—推测—验证的过程中,加深理解原电池的构成条件;然后通过实验反常现象的讨论探索能产生持续稳定电流的原电池的条件;最后让学生观察和体验盐桥原电池,理解在实用性开发方面的积极意义。课堂设计根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实际需要,采取启发讨论、实验探究、多媒体互动等教学方法进行教学。
  四、教学设计
教学目标 知识与技能 1.进一步认识原电池的构成条件,了解原电池的工作原理;
2.通过实验与分析,了解简单原电池的缺点和改进方法;
3.了解盐桥原电池的功能与价值;
4. 学会设计简单原电池。
过程与方法 1.经过对简单原电池装置的优化过程,进一步理解科学探究的意义;
2.在科学探究的过程中要具有较强的问题意识,敢于质疑,勤于思考;
3.学会运用观察、实验等多种手段获取信息,运用比较等方法对信息进行加工。
情感态度价值观 1.在学习中体验并享受探究带来的快乐,感受化学世界的奇妙;
2.增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活的意识。
教学重点 原电池构成条件的探究与实际应用
教学难点 盐桥原电池的功能与价值
教学方法 诱思—探究—实验,分析—推理—归纳
仪器药品 药品:锌片、铜片、稀硫酸、盐桥;仪器:电流计、导线、烧杯、盐桥
教师活动预设 学生活动预设 设计意图
引入新课 [展示]病例档案
[资料]请你当医生:望闻问切。自从先后装了两颗假牙(不锈钢和黄金),美美女士的心情一直不爽——头痛失眠、心情烦燥。
初步诊断:病因估计出在哪里?
学生思考
交流感受
体会化学学科源于生活,而又用于生活的学科价值。
探究原电池构成条件 [探究病因]模拟“口腔”电池
苹果——口腔
铁钉、铜钉——不锈钢、黄金
苹果汁——电解质溶液
[动手实验1]在苹果上插上铁钉和铜钉,代表两颗假牙,串联接上电流计。观察电流计指针并判断电源正负极。 加深原电池
的认识。
[解决问题]两颗假牙在口腔溶液中构成了原电池,产生的电流刺激脑神经,导致美美女士头痛失眠、心情烦躁。
[请你开处方]怎样解除美美女士的痛苦?
[提出假设]让两颗假牙不构成原电池。
[探究构成条件]苹果汁呈酸性,在苹果上插上铁钉、铜钉、牙签、铅笔芯、刀片等,串联电流计,再切开苹果。
[实验演示]吊瓶实验:铁钉和铜钉分别插在CuSO4或植物油中,能否构成原电池?
[动手实验2]任选两种做电极,能构成多少个原电池?用小刀对半切开苹果,选择两种做电极,能构成电池吗?
[课堂讨论]构成原电池的条件是什么?[解决问题]根据原电池构成条件的实验探究,结合经济条件、美观要求、口腔环境等,请你开出处方?


体验盐桥原电池 [实验引领]在锌铜原电池实验中,有同学设计了这样的探究实验方案并有意外发现,请你思考:
1.在盛稀硫酸的容器里放一根温度计;
2.观察锌片、铜片、电流计和温度计的变化并如实记录。
[意外现象1]溶液温度升高。
说明能量如何变化?影响电池效率吗?
你有办法弥补吗?
[意外现象2]负极锌片上也有大量气泡。产生气泡能量是怎样转化的?
影响电池效率吗?你有何办法弥补?
[引问]你有什么启发吗?

实验现象
1.锌片上有大量气泡
2.铜片上有少量气泡
3.检流计指针偏转
培养如实观察、记录实验现象的习惯。 提高学生的问题意识,敢于质疑,勤于思考。 培养学生利用信息、分析问题的能力 体会盐桥原电池的功能与价值 培养学生运用比较的方法加工信息
[实验改进]观察盐桥原电池实验现象。
[质疑]该电池是什么反应的化学能转化为电能?
写出电极反应式与总反应方程式。
取走盐桥,电流表指针为0,为什么? [质疑]盐桥有什么作用?
盐桥原电池的优点有哪些?
滤纸、食盐水溶液能替代盐桥吗? [师生总结]
盐桥的作用和盐桥原电池的优点 [质疑]氧化剂和还原剂只有接触才能发生化学反应吗?
学生思考、讨论。师生共同完成实验并观察记录现象
1、锌片上没有气泡
2、铜片上有少量气泡
3、检流计指针偏转
4、溶液的温度没有改变 盐桥的作用:
沟通内电路、平衡电荷
盐桥的替代品 盐桥原电池的优点:
1.能量转换率高
2.产生持续、稳定的电流
3.防止自放电
盐桥的设置不仅仅是一个普通的实验技术的改进,而是对旧的思维模式的一个质的突破,在有盐桥的原电池这种特定装置中氧化剂、还原剂近乎完全隔离却能实现电子的定向转移,其优点是能持续、稳定产生电流,这也为原电池原理的实用性开发奠定了理论基础。

设计原电池 设计中需要关注的问题:
1、有一个自发进行的氧化还原反应
2、要有电极材料
3、电解质溶液
4、组成闭合回路
5、装置
请将氧化还原反应
Cu +2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+设计成一个能产生稳定电流的原电池装置,并写出两个电极上的电极反应。
培养学生体会原电池的本质是自发的氧化还原反应,提高分析问题、解决问题的能力。
板书设计:主板书
探寻原电池
一、探究原电池构成条件
二、体验盐桥原电池
盐桥的作用:沟通内电路、平衡电荷
三、设计原电池
副板书
负极: Cu–2e- = Cu2+
正极:2Fe3++2e- = 2Fe2+
电解质溶液:Fe2(SO4)3、FeCl3
教学反思
实录导读

  通过美美女士牙痛创设情境引出新课,选择苹果模拟口腔环境来探究牙痛的病因:口腔中形成了原电池,电流刺激脑神经引起头痛不适;为了解除痛苦提出治疗方案的假设,不构成原电池的实验条件,并动手操作探究不构成原电池的条件,参加网络平台“请你开处方”大讨论活动,提高对原电池原理的理解能力。通过实验意外现象情境的设计,利用网络平台讨论活动,提出原电池效率的新思考,了解原电池设计的不足同时体验盐桥原电池的创新与变革,体会氧化剂和还原剂不接触也能发生化学反应的事实,最后通过网络平台参加课堂反馈并由老师及时评价,指出班级整体优势与个别学生思维的不足之处。
  课堂实录方案设计
  一、创设情景,验证病因


  设计意图:创设生活情境“美美牙痛”、“水果电池”,带着兴趣进课堂。
  师生活动:通过美美女士牙痛,寻求病因引发学生思考,同时安排学生动手进行探究实验:在苹果上插上铁钉和铜钉,代替两颗假牙,串联接上电流计,观察是否有电流,验证病因。
  二、实验探究,自主操作

 
  设计意图:学生通过苹果模拟电池,对原电池的构成条件做整体探究。
  师生活动:解除美美女士的痛苦,提出假设,探究不构成原电池的实验条件。
  三、讨论回帖,相互交流

 
  设计意图:通过网络平台参加[请你开处方]大讨论活动,提高原电池原理的应用能力。
  师生活动:根据原电池构成条件的实验探究,结合经济条件、美观要求、口腔环境等,参加给美美女士开处方活动的大讨论;每个学生要求在平台上至少回复一个帖子,并且在网络平台与同学们交互式讨论,加深对原电池原理的理解与应用。

  四、引发思考,体验盐桥

 
  设计意图:通过实验意外现象情境的设计,利用网络平台参加讨论活动,提高原电池效率的新思考。
  师生活动:根据实验反常现象的情境设计,展开实验原理的思考:
  1.溶液的温度升高。说明能量有损耗,你有办法弥补吗?
  2.负极锌片上也有大量气泡。说明能量不能完全转化为电能,如何改进?
  取走盐桥,电流表指针为0,为什么?盐桥有什么作用?
  盐桥原电池的优点有哪些?滤纸、食盐水溶液能替代盐桥吗?


  五、自主应用,设计原电池

 
  设计意图:通过氧化还原反应知识与原电池电极方程式的学习,设计原电池。
  师生活动:提示学生关注原电池设计中的问题,指导学生学会原电池设计的方法:有一个自发进行的氧化还原反应/要有电极材料/电解质溶液/组成闭合回路/实验装置
  请将氧化还原反应Cu +2Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+,设计成一个能产生稳定电流的原电池装置,并写出两个电极上的电极反应。
  六、课堂反馈,检测能力

 
  设计意图:通过网络学案读取试题,检测原电池原理的理解能力。
  师生活动:根据网络学案中的五个选择题,客观检测课堂学习效果,并由网络平台及时做出统计,全面了解班级同学的回答情况,客观公正、及时评价,指出不足,表扬优秀。

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