《化学能与电能》第一课时教学设计(教案)

《化学能与电能》教学设计

【教材分析】

本节内容是重要化学反应原理知识，也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识，同时本节内容又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识，与我们每个人息息相关，知识的重要性决定了本节学习的重要性。本节内容主要分为三部分，内容清晰：火力发电、原电池实验探究（包括概念、工作原理、组成集创造性应用）和技术产品（各种化学电源的设计、工作原理和应用），其中第二部分是重点也是难点，是本节内容的核心部分，应当重点介绍，第三部分中的燃料电池是生活中的新产品，可用于学生扩充视野，提高分析问题解决问题能力典型材料。

初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。本节《化学能与电能》部分既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。第一课时的主要内容有：原电池的概念、原理、组成原电池的条件。原电池原理和组成条件是本节课的重点，原电池原理是本节课的难点。

本节教材设置了大量的探究教学素材，如新课引入的演示实验2-4为探究教学创设了问题情景，当学生观察到“铜片上产生气泡”这一反常的实验现象，就会提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；当学生理解原电池的原理后，又通过“科学探究”和“思考与交流”，自己探究讨论归纳出“组成原电池的条件”。同时，电池发明史是本课时探究教学内容的应用和延伸。当然，为了更好地实施探究教学，还需对本节教材内容作必要的处理和补充。

（1）变教材中的教师演示实验2-4为学生动手实验。这样不仅使学生观察到明显的现象，还能使学生直接参与知识的获得过程，获得直接的体验。(自主探究探究1)

（2）教材中“组成原电池的条件”时设致了“科学探究”，为学生提供充足的时间探究，让学生通过实验获得直接经验，再通过对比分析，归纳出规律，最终得出组成原电池的必要条件。(自主探究探究2)

（3）在完成上述内容后，可以让学生通过化学历史故事延伸课堂，拓展视野。最后通过原电池原理的应用以及了解电池历史，不仅让学生体验学习化学乐趣，同时拓展学生是知识视野。(自主探究探究3)

这样处理教材内容后，教学就可按“自主、合作、探究、发展”的学习方式进行。设计思路如下：教师设置问题情境和实验情境，学生通过实验设计、动手实验探讨原电池原理。然后开展探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、实验探究，归纳构成原电池的条件。最后最后通过原电池原理的应用以及了解电池历史，不仅让学生体验学习化学乐趣，同时拓展学生是知识视野

【学生情况分析】

1.知识基础

学生通过必修I的学习，已经了解了氧化还原反应的实质是电子的得失或偏移，通过初中物理的学习已经知道带电粒子的定向移动形成电流，知道电流的形成的基本条件：有电源，形成闭合回路。但是学生对于将一个氧化还原反应分为两个半反应在两个不同场所发生这种情况是第一次接触，因此在本节课教学中设置了“将锌粉和稀硫酸直接接触进行反应”这一演示实验和“如何检验是否有电流产生？”这一问题，淡化了其中相对于他们知识水平而言较为难以理解的电极电势的知识，而从实际需要出发，实现氧化剂和还原剂分开的设计思想，

然后通过实验事实的直观材料去分析原电池的工作原理，降低难度，符合学生的认知规律。

2.实验技能基础

高一学生已经具备一定动手能力和实验设计能力，同时学生也已经具备一定的电路组装能力。因此本节课主要采用学生实验获得大量的感观材料之后加以分析的方法来进行学习。

【教学目标】

1.知识与技能

⑴通过Cu-Zn原电池的原理了解常见的化学能与电能的转化方式

⑵能举例说明化学能与电能的转化关系

⑶通过不同的组成，理解原电池原理及其形成条件

2.过程与方法

⑴通过预习培养自学能力、独立解决问题、发现问题的能力

⑵通过实验探究，提高实验操作能力

⑶通过思考与交流学会联系自己已掌握的知识通过比较归纳认识事物的本质特征。

3.情感态度与价值观

⑴通过实验探究，培养学生主动参与意识与团队合作意识

⑵经过探究过程，提高创新思维能力，勇于探索问题的思维意识，体验科学探究过程

⑶通过原电池原理的应用以及了解电池历史，体验学习化学乐趣，拓展知识视野

【教学重点】1.原电池的概念与构成的条件

2.原电池的工作原理、正负极判断及简单原电池电极反应的书写

【教学难点】原电池的工作原理探究以及化学能转化成电能装置设计

【设计思路】

设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的必要性→设计出一套可以将化学能转变成电能的装置的可行性（氧化还原反应的实质的分析）→设计出一套原电池→分析原电池的形成条件→研究原电池的工作原理（氧化还原反应的实际应用）。本节课的内容主要由“能否实现直接将化学能直接转变成电能？”、“如何实现直接将化学能直接转变成电能？”、“如何确保实现直接将化学能直接转变成电能？”和“化学能是如何直接转变成电能的？”这四个问题贯穿起来，学生在思考这些问题的过程中，思维的发散性和缜密性都得到了一定程度的锻炼，同时也加深了对氧化还原反应的理解，了解氧化还原反应和原电池装置之间的联系。而在实施过程中，在实验用品的选择上，提供了多样化的实验用品，让学生可以积累到尽可能多的实验素材，获取更多的感观材料，然后从众多的材料中找出共性、规律，从而使学生的思维的有序性得到一定程度的锻炼，与此同时，对原电池的形成条件这一知识的理解也就顺理成章了。

教师创设情景，学生通过思考得到启发，通过分组实验探讨原电池原理。然后开展第二个探究性实验：通过提供材料，让学生设计实验方案，分组讨论、得出最佳方案，实验探讨构成原电池的条件。最后通过原电池原理的应用以及了解电池历史，让学生体验学习化学乐趣，同时拓展学生是知识视野。

【教学方法】

1、实验探究法——通过实验、分析、讨论、总结应用等过程，诱导学生观察、思考、推理、探究

2、教学中以教师为主导，学生为主体，教材为主线，思维为中心

3、利用计算机软件（CAI）,化微观、抽象为具体、直观、形象

【学习方法】预习——实验——观察——思考——讨论——总结

【教学准备】电流计，铜片、铁片、锌片、碳棒、干电池、稀硫酸、无水乙醇、导线（带鳄鱼嘴）、烧杯、西

红柿等水果及教师制作课件、铜锌原电池工作原理的模拟动画、多媒体教学平台。

【教学环节设计】

环节一创设教学情境，引入教学探究

环节二创设问题情境和实验情境，通过合作探究原电池的工作原理

环节三创设实验情境，探究并总结归纳构成原电池的条件

环节四知识升华，原电池原理的应用以及电池发明史，拓展知识视野

【教学过程】

环节一创设教学情境，引入教学探究

【讲述】燃煤发电的一系列能量转换过程：化学能→热能→机械能→电能。分析利用火力发电的利弊

【设问】火力发电的这些缺点催生了新的电能发生装置，能不能找到一种装置能把化学能直接转化成电能？

环节二创设问题情境和实验情境，通过合作探究原电池的工作原理

【学生实验教师指导】

实验1

观察记录（你看到了什么？）

结论（小组讨论）

将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察现象；

再使锌片和铜片接触，观察实验现象。

【提出问题】你的头脑中产生了什么疑问？做一个合理的假设解释你的疑问！

【学生假设】假设：电子从锌片跑到铜片上。

【追问】如何证明电路中有电子通过？

【学生回答】用电流表检验！将锌片和铜片用导线连接起来，在导线之间接入电流表。平行插入稀硫酸溶液中观察实验现象。

【教师】动手实验

【学生实验教师指导】

实验2：

观察记录（你看到了什么？）

结论（小组讨论）

将锌片和铜片用导线连接起来，在锌片和铜片导线之间接入电流表。

【教师】有电流产生。从能量变化的角度分析这是什么装置?

【学生】化学能直接转化为电能的装置。

【板书】原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

【小组讨论】1．在锌片和铜片表面分别发生了哪些变化？

2．电子从哪里来，到哪里去？

3. 电池的正极和负极分别是什么？判断依据是什么？

4.溶液中有哪些看不见的现象？

【展示图片】

【小组汇报】由于Zn失去的电子经导线转移到Cu片上，故导线上有电流通过，因此电流计指针发生偏转。电子由锌片流向铜片，根据物理学知识，电子移动方向与电流方向相反，电流由铜片流向锌片，铜片为正极，锌片为负极。负极Zn：Zn－2e－＝Zn2+ 正极Cu：2H＋＋2e－＝H2↑Zn失去的电子成Zn2+进入溶液，溶液中的阴离子移向负极Zn，阳离子移向正极Cu。

【模拟动画】

【过渡】原电池是化学能直接转化为电能的装置，哪么要构成一个原电池需要哪些条件呢？环节三创设实验情境，探究并总结归纳构成原电池的条件

【实验探究】用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、玻璃棒、稀硫酸、无水乙醇、导线、电流表、烧杯等设计对比实验归纳构成原电池的条件。

我设计的原电池

实验现象

电流表是否偏转

能否构成原电池

结论

【讨论总结】

形成条件一：活泼性不同的两个电极---负极：较活泼的金属；正极：较不活泼的金属或非金属导体石墨等；形成条件二：电极需插在电解质溶液中；

形成条件三：必须形成闭合回路。用一句话可概括为“两极一液成回路”

环节四知识升华：原电池原理的应用以及电池发明史，拓展知识视野

【课堂练习】请你当医生：格林太太的故事

【阅读材料】伏打电池的发明史

【课后作业】1、回家搜集下列材料：Fe片（Al片）、Cu片、导线、水果（饮料）、电流计，电流计（去掉电池的音乐卡片、发光二极管或手电筒用小灯泡)，请设计一个装置使电流计指针发生偏转(音乐卡片重新发出响声、发光二极管或小灯泡发光)。并画出设计草图。

2、回家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理。

3、习题检测

【板书设计】

第二节《化学能与电能》

第二节化学能与电能

一、化学能与电能的相互转化

1、原电池：原电池是将化学能直接转化为电能的装置。

2、原电池的原理：是氧化还原反应。

二、原电池的构成条件

1、有活泼性不同的两极作为原电池的正负极。

2、要有电解质溶液

3、要形成闭合回路

4、要能自发的进行氧化还原反应

【教学评价】

1.学生学习效果评价

根据课堂实时反馈和学案完成情况我统计和分析了学生的学习效果：(1)从知识层面上，都了解了原电池与氧化还原反应之间的关系，认可原电池的形成条件，会判断简单原电池的正

负极，书写相应的电极反应式，一小部分同学了解了有关盐桥的简单知识。(2)从过程与方法层面，所有同学都能根据装置图进行验证性实验，得出相关实验信息，并详细记录，一部分同学能有条理的设计出相应的实验方案，进行验证，分析试验信息，得出规律。

2.教师教学效果评价

在本节课中，我通过设计原电池这一装置的可行性研究这一环节，为基础较好的同学搭建一个较好的平台，实现学科内以及学科间知识的综合以及对氧化还原反应相关知识的提升，而同时也复习了各种基本反应类型特别是氧化还原反应的特征；通过设置原电池装置的设计这一环节，实现不同层次学生之间的相互交流和合作，让基础较好的同学在设计过程中充分体会到思维的快乐和成功的体验，而基础较差同学也可在其他同学的知道和启发下进行思维与理解。而通过设计原电池形成条件探究这一环节，基础好的同学可通过有序思维，用控制变量的思想指导自己的实验，从而快速得出实验结论，而让基础较差同学积累较多的实验现象这样的直观素材，并在此基础上尝试找出共性，与此同时同时也通过“你是如何决定选取这些材料进行实验的？”这一问题的启发，实现对思维的有序性的培养。

【教学反思】

本节课力图以问题为导向，以实验为基础，以探究为方法，以多媒体为手段，不断创设问题情境和实验情景，帮助学生自主建构知识。通过实验模拟，让学生体验科学探究的过程，在探究中学会科学研究方法，提高实验能力、学习能力。通过化学史的引入，拓展了学生的知识视野，从而真正改变学习方式。

本节课的内容始终围绕着化学转变成电能这一核心问题展开，教学设计注重氧化还原反应与原电池原理之间的联系，让学生更深刻认识到原电池是氧化还原反应知识的应用，真正体现了对氧化还原反应这一主干知识的理解的螺旋式上升，符合新课程理念。对原电池构成条件的实验探究设环节，不同的学生设计出不同的实验装置，实现了教学过程学生学习的自主性，同时满足不同层次的学生的不同程度的发展，让不同层次的学生得到不同程度的发展，也是这节课的特点之一。

但是可能在某些环节上过多的给学生探究的机会的话往往就会造成学时的不够，设计内容在45分钟之内完成的时间比较紧张，因此如果时间更充裕一些，效果可能会更好一些。