原电池教学设计

第三单元 化学能与电能的转化 §2.3.1 化学能转化为电能(1课时)

教材: 苏教版 必修2

一、简介

《化学能转化为电能》是苏教版化学2(必修)中专题2化学反应与能量转化，第三单元化学能与电能的转化的第一节内容。本节的教学重点是原电池装置工作原理和构成条件；教学难点在于引导学生理解原电池装置工作原理，即将氧化还原反应分别在正(还原)、负(氧化)两极进行，负极上失去的电子流入正极，产生电流，从而实现化学能向电能的转化。本节的设计从化学类型的角度入手，指出只有氧化还原反应具有的化学能才可能转化为电能。同时，通过探究实验和动画模拟，帮助学生理解原电池的工作原理，并通过现场演示实验引导学生推导出原电池的构成条件；同时，利用原电池原理解释生活中存在的相关现象——钢铁的电化学腐蚀。 二、学习者分析

学习者为高一学生。学生好奇心强，思维活跃，能积极主动地学习，同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能，但对实验现象及结果的分析和处理能力还有一定的欠缺，需要教师不失时机的引导。此外，其年龄特点决定了他们对于直接感性的事物接触能较快的接受，而对于较抽象的概念则存在理解模糊或概念不清晰的问题。对于《化学能转化为电能》的主要知识点中，构成原电池的工作原理，涉及到较多需要想象的抽象思维概念，学生理解起来较为费力。因此，采用实验结合课件模拟的教学形式有利于学生更快更深刻地理解相关概念。

另外，在此之前，学生已经掌握氧化还原反应的概念及化学反应中存在能量的变化和转化，是学习本节重要的知识基础。

三、教学/学习目标及其对应的课程标准

1. 通过实验探究，认识化学能可以转化为电能； 2. 掌握原电池的工作原理和构成条件；

3. 了解原电池原理在生产、生活中的实际应用。 四、教学理念和教学方式

教学过程是教与学的双向交流形式。因此，必须坚持师生互动、互学增知的教学理念，充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。化学作为一门以实验为基础的学科，其教学还应注重通过实验验证推理的科学方法，使学生亲身经历“实践-认识-再实践-再认识”的认知过程；对学生渗透对立统一规律的辨证唯物主义思想教育。

采用实验法、讲授法、探究法和阅读讨论法。在教学过程中，让学生亲自动手去发现问题，并用模拟动画分别进行理论探索，推导原电池的工作原理，并总结原电池的形成条件，从而完成本节课两个知识点的教学。同时将物理学中测电流的方法应用与电极的确定，目的在于加强了化学与物理知识的综合，提高综合能力。 五、教学过程

[板书] 化学能转化为电能

[讲述] 我们从初中开始学习化学，就见到各种各样的化学反应方程式。幻灯片上的几个反应，是我们已经学过一些常见的化学反应。观察这些反应，并根据你们所学的知识，从反应类型看，下列哪个反应与其它三个反应不同，其特点是什么？ [ppt演示]

[学生讨论] 第四个反应与其它三个反应不同，是个氧化还原反应，其特点是发生电子转移。

[引入] 在这个反应中，锌失去电子转化成锌离子，硫酸的氢离子则得到电子生成氢气。在氧化还原反应中，存在电子的转移。而其他反应并没有电子的转移，属于非氧化还原反应。那么，存在电子的转移对于我们研究化学反应能量的转化有着重要意义。我们知道在化学反应中，常伴随着发光、发热现象的发生，这是由于化学能转化为热能和光能。除此之外，化学能还可以转化为电能或者其他形式的能量。电能的存在，必须有电子的定向移动。因此只有发生电子转移的化学反应所具有的化学能才能转化为电能。

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根据我们上面的分析，只有氧化还原反应，存在的电子的转移。因此，也只有氧化还原反应中的化学能可以被转化为电能。

[ppt演示] [讲述] 下面，我们就通过实验来探究氧化还原反应是如何将化学能转化为电能的。

[讲述] 在实验台上，有下列物品：锌片、铜片和稀硫酸，一个带盖的塑料盒和几个烧杯。此外，还有导线和电流表。下面请同学们依次完成下面的实验。首先，请大家按照幻灯片上的要求，将Zn片和Cu片各自插入稀H2SO4中，观察反应现象。大家可以将稀硫酸倒入到塑料盒中，大概装一半就够了。 [ppt演示]

[学生实验] 学生动手操作，老师引导观察。

[提问] 请做完实验的同学来描述一下自己观察到的现象，并做解释。

[学生回答] 实验1中，锌片插入稀H2SO4后，锌片表面有气泡产生，生成无色无味的气体。这是因为锌是活泼的金属，在金属活动顺序表排在氢的前面，它能与稀H2SO4反应，置换出氢气。铜片插入稀H2SO4后，无明显反应现象，这是因为铜是不活泼的金属，在金属活动顺序表排在氢的后面，它不能与稀H2SO4反应，置换出氢气。

实验2中，锌片和铜片同时插入稀H2SO4后，锌片表面有气泡产生，而铜片表面仍然无明显

反应现象。这也是和金属活动顺序表表述是一致的。

实验3中，用导线连接两块金属片后，锌片表面仍有气泡产生，但同时铜片表面也有气泡冒

出。这点和我们所学的似乎有差别，不知道怎么解释。

[讲述] 他回答得非常正确，锌是活泼金属，能与稀H2SO4反应置换出氢气。该反应的离子方程式表示如下。

[板书] Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑(氧化还原反应)

[讲述] 锌片溶解形成锌离子，而溶液中的氢离子得到电子形成氢分子。反应中，锌失去电子，化合价升高；氢离子得到电子，化合价降低。反应中存在化合价的升降，因此这是一个氧化还原反应。而铜在金属活动顺序表排在氢的后面，在常温常压下，不能和稀酸反应置换出氢气。

两种金属同时放入稀H2SO4后，并没有改变原先的结论。但用导线连接后，我们可以看到在铜片的表面也有大量的气泡产生了，而锌片表面的气泡则减少了，这是为什么呢？难道是连接起来后，铜片可以与稀H2SO4反应了，而锌片则不再溶解了吗？这不是违反了金属活动顺序表吗？如果我们仔细观察一段时间，就会看到锌片表面气泡虽然减少，但是，锌片体积变小了，说明锌片仍然继续溶解。我们可以写出锌片上的反应式：Zn失去电子生成Zn2+溶于溶液中，Zn是活泼金属，本身失去电子，发生氧化反应。而铜片体积没有变小且溶液的颜色并没有变蓝，这表示没有铜离子形成，铜片没有溶解，说明铜片本身并没有参加反应。但铜表面产生的气体，则是溶液中H+从铜表面得到电子后，所生成的H2，由于这里它得到电子，这属于还原反应。

[引导] 铜片并没有溶解，也就是铜并没有失去电子，那么在它表面氢离子形成氢分子所需要的电子是怎么得到的呢？我们比较第三和第四个实验，发现两套装置的差异仅仅在于多了一跟导线，多了这根导线后，铜片表面就放出了氢气。导线可以用来连接电路，使电子能够进行定向流动。那么电子可以由谁来提供，是不是锌？锌失去电子，形成锌离子，电子可以直接进入溶液中，也可以经过导线到达铜片，然后由铜片进入溶液中。也就是锌所失去的电子经由导线达到铜片，然后提供给溶液中的氢离子形成氢分子。电子的定向移动可以用电流计测试。电子通过电流计会使其指针发生偏转。现在，请同学们在导线间接入一个电流计来验证我们刚才的推理是否正确。

请大家注意连接电流计的时候，大家用黑色的导线将锌片和电流计的黑色接线柱连接，将铜片与电流计中的红色的接线柱连接，最好用量程是0.6mA的，因为量程小，其灵敏度更高。 [ppt演示]

[讲述] 现在，我们在导线中间连接一个灵敏电流计，请大家注意观察电流计上指针的变化。

(操作之)。大家看到了，电流计的指针发生偏转，说明导线中有电流通过。因此，像这样能将化学反应中的化学能转化为电能的装置，我们称之为原电池。 [板书] 一、原电池

[ppt演示] 一、原电池：将化学能转化为电能的装置。

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[引导] 这里，我请大家注意观察一下，连接电流计后，电流计的偏转方向是向顺时针方向偏转。我们根据物理学的知识，可以知道，只有当电流从电流计的红色接线柱进入，从黑色接线柱流出时候，这也说明在这个反应中锌片是原电池的负极，铜片是原电池的正极。

[设问] 那么，原电池装置是如何把化学能转化为电能的呢？我们一起来分析它的工作原理。 [板书] 二、工作原理

[讲解] 锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸。锌是较活泼的金属，先失去电子，得到Zn2+，发生氧化反应，而这些电子通过外接导线流向较不活泼的金属铜，铜是中性原子，不需要得到电子，而溶液中的H+在铜片表面得到锌所失去的电子，成为氢气逸出，发生还原反应。我们把发生氧化反应的一极称为负极，把发生还原反应的称为正极。电流的流向是由正极流向负极。上述反应均是在电极上进行的，我们称之为电极反应。将两个电极上的电极反应合起来即为电池总反应。 [ppt演示]

[引导] 这与我们刚才直接将Zn片插到稀H2SO4中的反应是一样的。由此，我们发现了原电池的工作原理是将氧化还原反应分别在正、负两极进行，氧化还原反应分别在正、负两极进行，还原剂(负极)失去

电子，通过导线流向正极，转移给氧化剂，从而产生电流，从而实现化学能向电能的转化。 [ppt演示] 工作原理：氧化还原反应分别在正、负两极进行，还原剂(负极)失去电子，通过导线流向正极，转移给氧化剂，从而产生电流。

[讲述] 那么构成原电池需要哪些条件呢？我们一起来探究原电池的构成条件！ [板书] 三、构成条件 [ppt演示]

[设问] 首先，我们刚才做的实验中，只有锌片插入稀硫酸能否构成原电池？将Zn片和Cu片

分开插入稀硫酸能否构成原电池？

[学生] 不行。两个电极必须相互连接。 [ppt演示] 结论1：必须有两个相连的电极

连接形式可以直接接触或用导线连接

[讲解] 没错。因此，我们得到的第一个结论就是：必须有两个相互连接的电极。但电极的连接形式可以是通过导线连接，也可以是直接相互接触，因为，直接接触也能使电子从Zn片流向Cu片，从而构成原电池。接下来，我们探究一下电极的材料有什么要求。我按照幻灯片上面的装置组装仪器，然后请大家观察电流计的指针是否发生了偏转。[演示实验] 老师演示实验

[学生] 可以是活泼性不同的金属，也可以通过金属和非金属构成原电池。

[讲解] 没错。活泼性不同的两种金属，或者一种是金属，一种是非金属，如石墨；用石墨的原因是它虽然是非金属，但也可以导电；因此电极材料必须是导体。而且通过观察电流计的指针偏转方向，我们可以判断，活泼金属为负极，不活泼金属或者非金属作为正极。当然电极材料也可以是其他材料，例如在燃料电池中采用的是多孔材料，如多孔碳，多孔镍等。 [ppt演示] 结论2：

[讲述] 我们把连接好的锌片和铜片两个电极放到汽油中，观察指针偏转情况。

[演示实验] 老师演示实验

[学生] 电极浸渍在汽油中的时候，指针没有偏转。

[讲解] 因为硫酸是电解质，而汽油不是电解质。因此，构成原电池还需要一个条件就是必须有电解质溶液。

[ppt演示] 结论3：必须有电解质溶液

[讲述] 现在，我们用两个相连的电极分别插在两杯稀硫酸溶液，用导线将电极与电流计连接起来；观察指针偏转情况。如上面装置所示，进行实验。 [演示实验] 老师演示实验

[学生] 指针并未偏转。因为它们没有构成一个闭合回路。

[讲解] 这就跟我们把一个电池的正极、负极分离，结果无法形成一个闭合的回路。因此，没有电流产生。 [ppt演示] 结论4：电极与电解质溶液应构成闭合回路。

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[讲解] 综上所述，原电池的构成条件，我们将上述4个结论，整合成两个必备条件。第一，必须有两个相连的电极。电极材料可以是活泼性不同的金属或者是金属与非金属构成。较活泼的金属为负极，较不活泼的金属或非金属为正极。第二是必须有电解质溶液，且与两个电极接触，形成闭合回路。 [ppt演示]

[讲述] 现在请大家根据上述的标准来判断下列几个装置能否构成原电池。

[ppt演示]

[学生] B能构成原电池。Fe为负极，C为正极。A和C不能构成原电池。

[讲解] 正确。A中两个电极都是铁电极，活泼性相同，无法构成原电池。C中溶液为汽油，不是电解质溶液。B中铁置换出CuSO4溶液的铜。铁是活泼金属，在原电池中作为负极；C为非金属，作为正极。 [讲述] 学习原电池的工作原理和构成条件，我们来看看它有什么应用。一方面，我们利用原电池原理来制备各种各样的化学电源，包括常见的干电池、蓄电池，以及我们手机中使用的锂离子电池。 [ppt演示]

[讲述] 此外，我们还能利用所学知识来帮助我们解释生活中常见的一些现象，例如我们学过

的钢铁的腐蚀。根据这个提示，请大家看书本P39的交流与讨论。试说明其中的原因。

[ppt演示] 在一块表面无锈的铁片上滴上一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。 [讲解] 钢铁在潮湿的空气中会很快被腐蚀。原因在于它已经构成了原电池。我们知道，钢铁不是纯净物，它的主要成分是铁，但还有杂质碳，这就形成了两个相连的电极。下雨或者空气潮湿，都会在钢铁表面形成一层薄薄的水膜，也就是电解质溶液。在铁表面，铁失去电子形成亚铁离子；碳表面则是将由铁失去的电子提供给溶液中的氧气和水，形成氢氧根离子。Fe2+和OH－会反应生成Fe(OH)2，其总反应是铁与水和氧气形成Fe(OH)2。Fe(OH)2在空气中被氧化后失水形成了铁锈。因此，电化学腐蚀的原因是不纯的金属跟电解质溶液接触形成原电池，较活泼的金属失去电子被氧化而导致金属的腐蚀。像这样，由于构成原电池而引起的电化学腐蚀，存在吸收氧气的过程，我们称之为吸氧腐蚀。而如我们前面用铁和炭棒在硫酸中发生的电化学腐蚀，有氢气析出，我们称之为析氢腐蚀。通常在中性或碱性条件下，主要发生吸氧腐蚀；在强酸性条件下，主要发生析氢腐蚀。 [ppt演示]

[讲述] 我们用实验模拟来证实上述的体系可以构成原电池。比如，我们用铁片和炭棒与电流计

连接，直接插入水中，观察指针的偏转。然后，我们添加氯化钠，观察指针偏转情况。 [演示实验] 老师演示实验

[学生] 插入水中后，指针发生偏转。往其中添加氯化钠后，偏转的幅度增大。

[讲解] 如上述所说，这是因为铁和炭棒及水溶液形成原电池，发生电化学腐蚀。而氯化钠添加后，电流增大，因此电解质的添加会加快电化学腐蚀。而上述的“交流与讨论”中在NaCl溶液中进行，其溶液应为中性，发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。生成的氢氧化亚铁在空气中容易被氧气氧化成氢氧化铁。氢氧化铁部分失水形成铁锈。 [ppt演示]

[讲述] 因此，了解原电池的工作原理不仅可以用来制备各种化学电池，还可以帮助我们解释电

化学腐蚀等常见的实际问题。

[小结] 我们一起回顾今天所学的知识体系。原电池装置需要有两个相连的电极，和电解质溶液形成闭合回路。相对活泼的金属作为负极，不活泼金属或非金属作为正极。电子由负极流向正极，从而产生电流，将化学能转化为电能。 [ppt演示]

[作业] 今天，我们通过实验学习了原电池的工作原理，并总结了它的构成条件。回去请大家

完成两份作业，第一是动手题，请大家搜集废干电池并拆开，弄清它的构造及原理；第二是动脑题，请同学们完成书本P43第3题。 [作业]

苏教版高一年级《化学能转化为电能》教学设计

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一、设计思想

新课程的实施将学生置身于一种动态、开放、个性、多元的学习环境中，让学生自主探索、主动求知，学会收集、分析和利用各种信息及信息资源，并以此发展学生的实践能力、创新精神、合作与分享意识、社会交往能力与社会责任感。在《化学能转化为电能》中，笔者以学生用舌头亲身感受水果电池的电流为教学情景，以原电池的化学史为主线，在一系列合作实验、分组讨论、相互评价中完成教学设计 二、前期分析

1、 教材分析

新课标对本节课的要求是注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中经常应用的各种电池，通过实验的观察、分析、帮助学生理解、掌握学习内容。本节课内容在选修模块《化学反应原理》中有更加深入的学习，因此本节课重点在于让学生感受到理论到实践的应用，化学与生活的紧密联系。 2、 学情分析

在学生学习《化学能转化为电能》之前已具有氧化还原反应、离子反应、物质的量等理论知识，但是缺乏微观原理分析能力和感性的实验体验，因此可以利用多媒体和边讲边实验有效地解决可能遇到的问题和困惑。 三、教学目标

（1） 知识与技能：认识化学能转化为电能，初步认识原电池反应原理

（2） 过程与方法：通过观察分析、实验探究，合作讨论等开放式的问题情景中体验 科学探究的乐趣，形成探究、自

主、合作的学习方式； （3） 情感态度与价值观：从伽伐尼的生物电理论到伏打电池到丹尼尔电池为主线，感受科学探究的艰辛 四、教学策略设计

结合前期分析的有关信息，《化学能转化为电能》的教学设计主要通过一条主线、一个动画、两个实验开展相关概念和原理的学习。 1、 课堂主线的构建

情感主线（化学史） 伽伐尼青蛙实验（1780）

伏打电池（1800）

丹尼尔电池（1836）

知识主线 铜锌原电池原理

原电池形成条件

新型电池展望

从伽伐尼的生物电理论到伏打电池再到丹尼尔电池这一段从1780年到1836年长达56年的原电池化学史，蕴涵了伽伐尼从生活中的偶然发现到伏打的敢于质疑直至丹尼尔对原电池的改进的发展史，这一条主线不仅让学生感受到科学探究的艰辛，更是让学生顺着前人的足迹，感受到化学来源与生活，生活中处处蕴涵着化学知识。 2、实验设计

高中化学新课程倡导让学生“学会运用观察、实验等多种手段获取信息”，“获得有关化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完成一些化学实验”，提高学生的实验能力需要增加学生实验的机会，尽可能让他们亲自动手操作。因此本节课精心设计了两个实验：

（1） 有关课堂引入的实验设计

有关原电池的公开课，可以说是数不胜数，笔者也尝试过多种引入方法，比如利用格林太太的假牙这一故事引入，上课前暗含伏笔，最后进行问题的解决，从而达到凤头豹尾的效果。另外也曾利用音乐贺卡和番茄电池，让学生体会化学的神奇。这次公开课之前笔者在做水果电池时无意间用舌头感受到了它微弱的电流，这时一个大胆的想法在脑海中产生，能否让学生来试试呢？没想到，课堂上学生的反应相当热烈，亲身体验的学生还坚定的认为这一定是生物电，与伽伐尼的想法不谋而合，到底是还是不是呢？这让课堂掀起一个小高潮。 （2） 有关原电池形成条件的实验设计

由于班级规模过大，坐在教室后面或角落的许多学生都抱怨无法观察实验现象，为此，有关铜锌原电池原理和原电池的形成条件由演示改为学生分组实验，2人一组，以一大组为单位分别承担不同的任务，合作学习探究。让学生在实验中发现问题，在实验中解决问题。教师一方面应该和他们一起探索，必要时及时提供帮助；另一方面注意把时间留给学生，把想象的空间留给学生，把认知过程留给学生，把交流与评价的权力留给学生。 3、多媒体动画演示

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原电池工作原理是一个化学微观运动过程，也是本节课的一大重点，用多媒体动画演示能形象生动的表述整个过程，有助于学生对原电池知识的理解和掌握;也可以设计让学生配合动画进行解说，锻炼其语言表达能力，全面提高化学素质。

五、教学过程设计

【课前准备】用两个西红柿，铜锌两极等制作一个水果电池 【课堂引入】你曾亲身体验趣味实验的神奇吗？你有积极参与趣味实验的兴趣吗？那么请你来亲身体验吧。（备注：实验内容为学生用舌尖感.受水果电池的电流）

很多同学跃跃欲试，马上有一位学生走到讲台，虽然有些紧张，但是还是很小心翼翼地将两极导线放在舌尖感受了一下导线连接后的感觉。

【老师提问】你有什么感觉吗，你的观点是什么呢？

【学生回答】有麻麻的感觉，好象有电，这里没有提供电的外在装置，应该是生物电。 神奇的趣味实验与挑战性的问题的引入激起了学生极大的兴趣， 【课堂投影】1780年意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖实验

亲身体验的学生坚定的认为这一定是生物电，这与伽伐尼的想法不谋而合，到底是还是不是呢？这让课堂掀起一个小高潮。但当一部分学生还在争论是不是生物电时，一部分同学已经想到了电流表来检验，于是在老师的引导下学生共同完成了以下的实验：

【学生实验】实验时2人合作，每位同学要有明确的分工，并注意实验规则。 第一步；把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里。 第二步：用导线将锌片和铜片连接起来。 第三步：在导线中接入一个灵敏电流计。

在实验过程中，老师引导学生仔细观察每一个步骤，善于提问、善于分析总结，在实验的过程中学生提出了一系列的问题：

（1） 电流表为什么偏向铜？

（2） 导线连起来后为什么铜极上有气泡？

（3） 电极移动为什么电流表会有变化？„„

问题是思维的核心，问题是探究的前提，学生在体验、实验、讨论中不断发现问题，解决问题，从而完成知识的建构和内化。

【课堂投影】利用flash动画向学生展示原电池工作的微观机理，

【得出结论】原电池形成的实质：氧化还原反应分开在两极进行，还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂。 【课堂过渡】明白了原电池工作原理，但是原电池形成条件又是怎样呢？ 【课堂投影】伽伐尼实验、伏打电池和铜锌原电池，

伽伐尼实验 伏打电池 铜锌原电池

结合伽伐尼实验、伏打电池和铜锌原电池，让学生在感受化学史的过程中得出有关原电池形成条件的初步设想，形成相关感性认识。

【学生实验】组建四个小组，分别探究原电池形成条件,

组一：以铜锌原电池为基础，通过更换电极，探究原电池对电极的要求

组二：以铜锌原电池为基础，通过更换溶液，探究原电池对溶液的要求

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组三：以铜锌原电池为基础，重点探究闭合回路对原电池形成的影响

组四：在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间。

【实验结论】四个小组经过认真的实验和分析，通过讨论交流，最终得出原电池形成的条件。

实验是检验真理的最高法庭，当学生从实验中获取新的知识后，引导学生将知识进行再认识和整理内化，实现知识内容上的重新建构

【案例分析】根据学生学习情况，自由选择任一案例进行分析研究 案例一：自由女神的痛苦 案例二：格林太太的假牙 案例三：短命的游艇

案例来源于生活，又能为生活服务，通过对案例的分析、交流，让学生用化学知识解决生活中的一些问题，使学生真切感受化学学习的实用性和重要性，并能对所学化学知识进行适度评价。

【总结】源于生活中的偶然现象

负极:还原剂-ne- →氧化产物（氧化反应)

创新与发明(原电池原理)

电池发展史(各种电池)

六、板书设计 正极:氧化剂+ne- →还原产物 (还原反应)

化学能与电能的转化 一、原电池 二、原电池形成条件 1、 概念：化学能转化为电能的装置 1、活泼性不同的金属（或者可以导 失去电子 2、工作原理 电的非金属）作为电极 2、两极插入电解质溶液 负极— 电解质溶液 —正极 3、形成闭合回路 2、 铜锌原电池电极反应式 负极：Zn-2e-=Zn2+ 七、教学反思：+ 正极：2H+2e-=H2 1、 挖掘丰富的人文内涵，体验科学家的思维历程 本节课作为一节区级新课程交流课，受到师生的一致好评，认为本节课的最大亮点在于能通过恰当的设计和引导，在解决遇到的问题中拉近学生与科学家的距离，让学生能尝试沿着科学家发现的足迹去体验发现的过程，让学生体验研究中实验的重要性、科学真理的相对性、更好地理解科学的本质。

2、 经历实验的过程方法，完善自身的认知结构

学生的学习活动就是在螺旋式上升的“活动—建构”循环中进行的，每个循环中都由“提出或发现问题——实验探究、解决有关问题——在解决问题的过程中获取知识、技能和策略（完善认知结构）——应用新知识、技能和策略解决新问题——对新问题解决的结果进行评价、改组认知结构——评价反馈明确学习的方向，进一步提出或发现新问

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题„„”等环节构成，一个个循环层层递进，从而使学习者的认知结构不断完善，学习能力不断提高

3、 构建和谐的教研氛围，提高化学教师的教学水平

这节课的成功一方面受到了同教研组众多老师的指导和帮助，另一方面在课后通过与区教研员和全区各校化学教师互相交流和评价更是感受到了集体的力量，一部分老师在这节课基础上根据集体修改意见上出了一堂堂符合各校情况的好课，有的老师还在上课之后又发现了新问题，及时的打电话交流感想，例如：有关丹尼尔电池的盐桥问题时，有同学认为可以通过导线连接，当时包括听课的老师在内都认为不可以，但是当其中一位老师自己上这堂课时，就有同学提出来，这根铜线虽然不能使离子运动，但是却可以充当原电池的电极。这种思维虽然不符合常规，但是的确是一个很新颖的想法，因此如果我们的课能多一些这样的交流和切磋，相信教学水平会提高的更快。

的确，随着新课程的全面开展，对我们一线教师而言有许多的未知等待我们去摸索，这更期待我们全体教师的共同合作和努力。

【参考文献】

[1]相佃国. 新课程 新理念 新方法.[J] 化学教育,2005,(10) 37—38. [2]裴新宁.化学课程与教学论[M],浙江:浙江教育出版社 2003

《化学能转化为电能》教学设计

张冬方

一、设计思想

以“以生为本、因学定教、先学后导”为指导，通过生活中鲜活的事例激发学生的兴趣，通过学生自主动手实验，小组合作、讨论等形式，而完成教学设计。

二、教材分析

新课标对本节课的要求是注重从生活经验和已有知识出发，联系日常生活中经常应用的各种电池，通过实验的观察、分析、帮助学生理解、掌握学习内容。本节课内容在选修模块《化学反应原理》中有更加深入的学习，因此本节课重点在于让学生感受到理论到实践的应用，化学与生活的紧密联系。 三、学情分析

学生已具有氧化还原反应、离子反应、物质的量等理论知识，但是缺乏微观原理分析能力和感性的实验体验，因此可以利用多媒体和边讲边实验有效地解决可能遇到的问题和困惑。 四、教学目标

（1） 知识与技能：认识化学能转化为电能，初步认识原电池反应原理 （2） 过程与方法：通过观察分析、实验探究，合作讨论等开放式的问题情景中体验 科学探究的乐趣，形成探究、自主、合作的学习方式；

（3）情感态度与价值观：①通过学生动手做实验，激发学生学习的兴趣； ②培养学生探究和合作学习的精神。

四、重点难点 原电池原理

五、教学方法

教法：试验法、讲授法、探究法、阅读讨论法 学法：自主学习、探究学习、合作学习相结合 六、教学过程设计

教师活动 学生活动 设计意图 激发学生兴趣 引起学生求知欲 培养学生的实验能力，并通过实验引出原电池的概念和工作原理 8

设问：同学们这是什么？（番茄）有什么用？回答 但今天我要让番茄来发电。 实验：水果电池 设问：为什么会有电？ 布置分组实验：铜锌原电池原理 观察思考 动手实验，观察现象，讨论出结论 实验1：把一块锌片和一块铜片分别插入 盛有稀硫酸的烧杯里.

实验2：把一块锌片和一块铜片同时插入 盛有稀硫酸的烧杯里，但不接触。 实验3：用导线将锌片和铜片连起来。 实验4：在导线中接入一个灵敏电流计。 学生活动 设计意图 教师活动 设问：我们收集验证气体，知道气泡应该是氢气，那么为什么上述实验3中铜上也有气泡呢？ 由现象到理论的过结论：H+在铜上得到了电子从而生成了氢气。 学生小组讨论、交渡，由感性到理性的 那么电子从哪里来呢？又怎么跑到铜上了流、汇报 认识过程。 呢？ 突破电子从锌迁移总结：锌失去电子由导线将电子转移到了铜上到铜的难点 也就在导线上产生了电流。 引出原电池概念 通过动画演示加深感性理解， 观察思考 培养学生的分析归板书总结归纳原电池工作原理 学生分析归纳 纳能力，突破原电池的原理难点。 设疑：通过刚才的实验我们可以得到，化学能在原电池装置中可以直接转化为电能，那么，学生思考 培养独立思考能力 符合什么条件的装置才能构成原电池呢？ 学生实验探究和理论探究： 实验1：把两块锌片插入盛有稀硫酸通过实验探究得出构成原电池的条件： 的烧杯里，用导线1.两种活泼性不同的金属构成电极。 将锌片连起来，在培养学生实验能力2.电解质溶液。 导线中接入一个灵和概括分析问题的3.构成闭合回路。 敏电流计。 能力，突破原电池构4.能发生自发的氧化还原反应。 实验2：把一块锌成条件这一重点。 片和一块铜片插入盛有酒精的烧杯里，用导线将锌片和铜片连起来，在导线中接入一个灵敏电流计。 过渡：那么在两极发生的反应如何表示呢？指掌握简单的电极反导学生书写 学生练习 应方程式 点评学生书写的电极反应方程式提出注意事订正 强调学生书写的电项 极反应方程式的注意事项 加强学生思维的严原电池的应用：制电池 谨性 练习，改进 培养学生的创造能力 投影 【案例分析】格林激发学生兴趣 太太的假牙 教师活动 学生活动 设计意图 总结巩固练习 思考解答 复习巩固知识

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七．板书设计 化学能转化为电能

原电池 1、工作原理

负极— —正极

电解质溶液 失去电子

2．原电池构成条件

（1）自发的氧化还原反应 （2）、两个活泼性不同的电极 （3）电解质溶液 （4）形成闭合回路

3．原电池电极反应式 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2H++2e-=H2↑

总反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

专题1 化学反应与能量变化

第二单元 化学能与电能的转化(第一课时教学设计)

【教材分析】

本节的内容是化学能与电能。化学反应与能量是最重要的原理性知识之一，也是在社会生产、生活和科学研究中广泛应用的知识，是对人类文明进步和现代化发展有着重大价值的知识，与我们每个人息息相关。化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。

在上一节已经学习了“化学能与热能”的关系，通过实例和实验，了解化学能与热能的相互转化，了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。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、电化学基础。本节内容是对前一节课中“一种能量可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善，又是为学习“电化学基础”奠定必要的基础。

课程标准关于化学能与电能在必修模块和选修模块中均有安排，在本模块中只要求举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性。本节根据学生对“电”的感性认识及其对化学能与电能之间转化问题产生的兴趣，通过几个设问把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中，并通过实验探究发现构成原电池的条件。通过原电池和传统干电池(锌锰电池)初步认识化学电池的化学原理和结构，并不要求上升为规律性的知识；通过介绍新型电池(如锂离子电池、燃料电池等)体现化学电池的改进与创新，初步形成科学技术的发展观。激发学生科学知识的求知欲。 【教学目标】

1、知识与技能：

⑴了解常见的化学能与电能的转化方式

⑵举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识研制新型电池的重要性，形成科学技术的发展观。 ⑶理解原电池原理及其形成条件

2、过程与方法：

⑴通过预习培养学生自学能力、独立解决问题、发现问题的能力。

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⑵通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神

⑶通过思考与交流，让学生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培养学生主动参与意识。

⑵经历探究过程，提高学生的创新思维能力，勇于探索问题的本质特征，体验科学过程。 【教学重点】

初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

【教学难点】

通过对原电池实验的探究、引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。 【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。 【教学流程】

材料引题 教师

学生

【教学过程】 【引入】。 【阅读材料】《科学史话 伏打与电池的发明(一)》

1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做了如下实验：实验1: 用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐

他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的“生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐尼发表了《论肌肉中的生物电》论文，引起广泛关注。

善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？实验如下： 实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触，蛙腿抽搐

实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触，蛙腿不动。经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论，他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所谓特殊的“动物电”．．．．．．．．．．．．．．．是不存在的。

【提出问题】联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的溶液，那么，电解质溶液与活泼性不同的金属作用会不会产生电流呢？请先做以下尝试： 【学生实验教师指导】

实验1 将锌片和铜片平行插入稀硫酸溶液中，观察现象；

创设情景 指 导 实 验 归纳要点 知识呈现 总结布置新的问题 认知冲突自主思维 自己动手开展实验 小组讨论 得出结论 解决问题 发散思维 实践应用 创新思维 观察 → 探索 → 验证→ 归纳 激发思维 激化思维 深化思维 聚 观察记录（你看到了什么？） 锌片表面有气泡生成 铜片面有无泡生成 结论（小组讨论） Zn ＋2H＋＝Zn2+ ＋H2 铜不能与稀硫酸反应 11

为什么铜片表面有气泡？H+得到的电子再使锌片和铜片接触，观察实验现象。 铜片也有气泡生成 是铜失去的吗？ 电子从锌片转移到铜片上，H得到的电子不是铜失去的。 +【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】动手试一下吧！ 【学生实验教师指导】

实验2： 将锌片和铜片用导线连接起来，在 观察记录（你看到了什么？） 结论（小组讨论） 1、电路中有电流通过； 电流表偏转 锌片和铜片导线之间接入电流表。 2、化学能直接转化为电能的装置。 【教师】电流表偏转啦！电流产生啦！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动作？

【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】

【教师总结板书】

原电池反应本质： 化学能 电能

氧化还原反应

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失e-，沿导线传递，有电流产生

氧化反应

负极 Zn-2e-=Zn2+

阴离子 阳离子 电极反应总式：

2e- Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑

还原反应

铜锌原电池 电解质溶液 阳离子 正极

2H++2e- =H2↑

【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？ 【阅读材料】《科学史话 伏打与电池的发明(二)》

伏打指出，伽伐尼实验中连接起来的是两种不同的金属(他称为第一类导体或干导体)和含液体的青蛙肌肉(他称．．．．．．．为第二类导体或湿导体)。伏打把不同的金属板浸入同一种电解液里，组成了第一个直流电源——伏打电池。他用几个．．．．．．．．．．．．．．容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。

【提出问题】根据已具备的氧化还原反应知识和上述信息，你认为构成原电池的条件是什么？ 说出你的想法并与同伴交流。

【学生假设】原电池组成：两块电极（正、负极）和电解质溶液。

【小组讨论】下列装置能否构成原电池。如果你还有疑问，你可用下列药品：Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉、稀硫酸、无水乙醇、导线、CuSO4溶液、电流表、烧杯等设计对比实验证明你的想法。

第一组对比实验： 能否构成 原电池 构成原电池条件一 能 能 能 不能 小组讨论：原电极的电极材料的活泼性 不同的金属或非金属导体石墨等 第二组对比实验： 能否构成 原电池 构成原电池条件二

不能 能 小组讨论：电极必须插在 电解质溶液中 13

第三组对比实验： 能否构成 原电池 构成原电池条件三 不能 小组讨论：两极相连必须形成 闭合回路 【教师总结】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” 【板书】构成原电池条件：“两极一液成回路”。 【提问】有新发现的请举手，还有什么实验方案在现有实验条件无法验证的? 【学生】原电池反应必须是自发氧化还原反应。

【过渡】根据构成原电池的条件，你是不是已经摩拳擦掌，想动手设计一个原电池呢？ 【实践活动】有下列材料：电极（Zn片、Cu片、石墨棒、Fe钉等任选）、导线、水果 （西红柿2个）、电流计，请设计一个能使电流计指针发生偏转的装置。方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进，也可与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导。

我设计的原电池 结 论 实验现象 电流表是否偏转 能否构成原电池 【讲述】 通过这个实验，大家知道了用西红柿作电解液也可以组成原电池。我们回家也可以用其它金属、水果、液体再试一试。

【课堂练习】请你当医生：格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女, 当在开怀大笑的时候，人们才可以发现她一口整齐而洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的—这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢做的—这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是，打从车祸以后，格林太太经常头痛，夜间失眠，心情烦躁„„医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍然末见好转。你能为格林太太开一个药方吗？

【课后作业】1、完成探究：完成成长记录表。 2、解决问题：了解一个真正的电池，看看哪些地方运用到今天大家的研究成果。3、搜集关于废旧电池中存在的物质，废旧电池随便丢弃会对环境造成哪些不良影响？

六、板书设计

第二节《化学能与电能》

一、原电池定义：化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。 二、化学能 电能

氧化还原反应

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失e-，沿导线传递，有电流产生

氧化反应

还原反应

负极 铜锌原电池 正极

Zn-2e-=Zn

2+

电解质溶液 2H++2e- =H2↑ 阴离子 阳离子 阳离子

2e- 电极反应总式：

Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑

正极：较不活泼的金属或导体（如石墨等）1.活泼性不同的两个电极

负极：较活泼的金属 三、构成原电池条件： 2. 电极需插进电解质溶液中 （“两极一液成回路”）。 3.必须形成闭合回路

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