【精品】2019年高中化学实验创新大赛说课稿★☆探索提升原电池的综合性能.docx

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【精品】2019年高中化学实验创新大赛说课稿★☆

探索提升原电池的综合性能

一、使用教材

类别

专用装置

药品

名称

多功能原电池原理实验套装小风扇

MnO2NH4Cl溶液NaCl溶液CuSO4溶液ZnSO4溶液酚酞试液稀硫酸

器材

活性炭Zn片Cu片Fe片石墨片滤纸滴管小烧杯

人教版化学选修4《化学反应原理》，第四章第二节《化学电源》二、实验器材

三、实验创新要点/改进要点

“提升原电池的综合性能”是一个多变量的综合性探究课题，需要设计多组别，多维度的对比试验，因此对实验器材和实验活动的设计有很高的要求，为此，我们专门设计并制作了新的实验装置：

“原电池原理实验套装”，它能解决如下技术问题：

①能方便的安装、更换片状金属电极，②能方便的观察电极反应的现象，③减少电解质溶液的使用量到1mL以内，

④能方便的添加电解质溶液，⑤能用同样的装置实现电极间的盐桥连接。

⑥能随时切换精确测定电池的短路电流或者空载电压，⑦能方便的改变电解质种类或者浓度，⑧能灵活改变电极之间的距离，⑨能放置粉末状药品作为电极反应物，⑩能容纳或吸附气体物质作为电极反应物。

11能在较低电压和较强电流时（约0.6V，50mA）带动小型用电设备工作，增加实验趣味性。

主体实验装置原型如下图（图1）

装置原型图1

为了满足相关实验的开展还准备了若干附件，如下：

盐桥板（图2） 粉末电极盒（图3）

隔膜电池盒（图4）

上述实验套装，操作简便，演示内容丰富，适合在原电池实验教学中推广使用，笔者亲自动手设计组装，配置了一个教学班的分组实验器材，用于课堂教学和学生科技创新实验活动，效果优异。

课堂教学（图5）

四、实验原理/实验设计思路

整个教学活动以原电池原理、氧化还原原理、化学反应速率原理为基本实验原理，结合电池产品的发展过程（即按“原电池→盐桥湿电池→干电池→充电电池→燃料电池”的发展线索）以及用途和性能特点，在实验教学中设计了如下教学思路：

五、实验教学目标

（一）知识与技能目标：

1.复习原电池和电解池的工作原理。

2.掌握构成原电池的条件，会设计简单的原电池。

3.通过实验与分析，了解简单原电池的缺点和改进方法。

4.知道原电池输出电能的能力与氧化还原反应原理，装置的材料选择，结构设计等有关。

（二）过程与方法目标：

1.通过实验探究原电池装置的构成要素。

2.经过对简单原电池装置的优化改良过程，了解科学探究的步骤，学习科学探究的基本方法，提高科学探究的能力，进一步理解科学探究的意义。

3.通过探究活动培养学生的观察能力、分析能力和小组合作的能力。

4.教会学生在探究活动中，运用观察、分析、实验等多种手段获取信息，并运用比较、推理、归纳等方法对信息进行加工。

（三）情感态度与价值观目标：

1.在小组合作实验、学习、讨论过程中，体验并享受合作探究带来的快乐，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。

3.树立绿色化学理念，培养环保意识。

（四）核心素养培养目标：

1.培养证据推理与模型认知素养

2.培养科学探究与创新意识素养

3.培养科学精神与社会参与素养六、实验教学内容

（一）实验1：

教师利用“原电池实验盒”，0.5mol/L稀硫酸，组装Cu|稀硫酸|Zn原电池并通过改变电极距离来提升其性能，

（二）实验2：

学生用原电池实验板、1mol/L稀硫酸、Cu片、Zn片组装原电池，探索电解

质溶液浓度与电池性能的关系。

（三）实验3：

学生用原电池实验板、0.5mol/L稀硫酸，利用金属与稀硫酸发生置换反应为原理，分别用Fe,Cu,石墨等做正极,Zn做负极材料组装原电池，探索电极材料与电池性能的关系。

（四）实验4：

教师演示使用隔膜电池盒制作隔膜电池。

学生按照丹尼尔（盐桥）电池的原

理设计一个“盐桥原电池”。

可以利用“盐桥板”：

这个盐桥板有左右两个电极槽，中间用隔栏中填充了一种特殊的物质——土豆泥和NaCl，相当于盐桥。

（五）实验5：

教师指导学生使用MnO2,Cu,Zn,NH4Cl制作酸性干电池。

酸性干电池便是其中一种。

它制作简单，价格低廉，性能实用！

（六）实验6：

教师演示使用Zn,Cu,活性炭,制作空气电池。

空气电池是一类价格低廉,性能优越,绿色环保的电池。

环节 教师语言【活动】

陈述：

同学们，自从伏特发明电池以后，电子技术的发展日新月异。

（播放电子产品PPT图片），各种移动电子设备，都有一个重要的部件那就是——电池！

引入

大家请看视频：

（播放视频）看完视频之后，请说说你的看法！

设问：

那么我们有没有办法提升原电池的性能呢？

知识回 设问：

原电池的反应本质是什么？

顾 原电池的装置要素有哪些？

七、实验教学过程

提出问题

实验1

实验

2、3

思考

1

2

3

实作1

实作2

探索总结

探索启发

引导：

同学们，任何装置，都是依据……，采用特定的材料与合理的结构来构成一个整体。

【演示实验1】

演示原电池实验套装的使用方法，并演示改变电极间的距离，测定电池的电压及电流性能。

【组织A组学生完成实验2】：

请用1mol/L稀硫酸、Cu片、Zn片组装原电池，探索电解质溶液浓度与电池性能的关系。

【组织B组学生完成实验3】：

请用0.5mol/L稀硫酸，利用金属与稀硫酸发生置换反应为原理，用提供的电极材料组装原电池，探索电极材料与电池性能的关系。

思考1：

请结合实验1、2、3中的电极反应现象，判断：

如果按照上述原电池的结构和材料设计电池产品，其保质期会令人满意吗？

为什么?

思考2：

要提高电池产品的保质期，需要解决的关键问题是什么？

【组织学生实验4】：

请按照丹尼尔（盐桥）电池的原理设计一个“盐桥原电池”思考3：

普通盐桥能满足我们现代社会对电池保质期的要求吗？

【演示实验4】演示制作隔膜电池。

【组织学生实验5】

陈述：

酸性干电池便是其中一种。

它制作简单，价格低廉，性能实用！

今天，咱们就来制做一只“精简版”的“酸性干电池”？

陈述：

在“干电池”的启发下人们陆续发现了多种优秀的固体正极反应物。

播放“常见固体电极反应物电池”PPT页，它们都是一些氧化性较强，性能稳定的好材料……

【演示实验6】演示吸氧腐蚀原理，并使用活性炭提高空气电池的性能。

介绍空气电池……

【总结探究收获】

设问：

好了，同学们，通过今天的学习和实验，你们有哪些收获呢？

都说说看！

【介绍电池产业的发展现状】

陈述：

同学们，这是一个电池产业方兴未艾的时代，移动电子设备的普及，带动了电池产业的发展，我国的新能源战略，更加给电池技术的研究注入强劲的动力！

“更高电压，更强电流”就是研究电池的技术理念！

然而，除了技术性能，我们更应该关注电池产品的综合性能……

【结束语】

请大家一定记住：

有环保才有技术的生命，有环保才有我们更美好的生活！

更希望大家做到：

技能手中握，环保心中留

八、实验效果评价

为了落实三维目标，我采取的教学思路是：

围绕化学电池的发展线索，导出大家熟悉的各种电池的产生和革新过程，分析或展示其反应原理、电极材料、结构特征、技术特点，并配合实验探究，实践制作。

最后还安排了对废旧电池环境污染问题的讨论环节，提出“提升电池产品综合性能”的创新发展方向。

教学效果显著:

（1）增强了学生的分析、推理、动手能力，同时又促进了对原电池原理的进一步理解。

（2）培养学生“在实践中不断改进创新”的实验探究和创新意识。

（3）树立了学生辩证认识科学与技术的观念。

培养学生科学精神与社会责任。

为了在实验教学中充分调动学生参与实验活动，我精心设计问题，引领学生创新。

我利用各个历史阶段的社会需求和技术现实，配合教学环节去引导学生认识各类化学电池的特点及其改进创新的过程。

教学理念先进:

（1）以学生为主体，学生能尝试做到的，老师就放手让学生动手；学生不能直接做到的，

老师就充分演示并积极引导。

（2）设计周密的团队合作探究活动，让学生的活动有序、高效的开展。

（3）创新实验器材，创造机会让学生亲自动手实验，探索、改进、创新，分享自己改进电池的经验，教学收益丰富，效果明显。