学年人教版必修2 第2章第2节 化学能与电能第1课时 教案.docx
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学年人教版必修2第2章第2节化学能与电能第1课时教案
第2节化学能与电能（第一课时）
一、教学指导思想与理论依据
（一）指导思想
《化学课程标准》（以下简称为《标准》）中关于教学建议有如下论述：
“化学教学要体现课程改革的基本理念，尊重和满足不同学生的需要，运用多种教学方式和手段，引导学生积极主动地学习，掌握最基本的化学知识和技能，了解化学科学研究的过程和方法，形成积极的情感态度和正确的价值观，提高科学素养和人文素养，为学生的终身发展奠定基础。
”
《标准》倡导的化学教育最终目标是：
以提高学生的科学素养为主旨，激发学生学习化学的兴趣，帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力，使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能；引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用，通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感，提高未来公民适应现代社会生活的能力。
（二）理论依据
以《课标》指导下的化学课程教学法为理论依据，注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。
并让学生有更多的机会主动地体验探究过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。
二、教材背景分析
（一）内容分析
化学能与电能属于化学原理范畴，是化学学科的重要原理性知识之一，也是对氧化还原反应原理本质的拓展和应用。
初中化学初步学习了“化学与能源”，在选修4将系统深入地学习化学反应与能量。
本节课既是对初中化学相关内容的提升和拓展，又为选修奠定必要的基础。
起到承前启后的作用。
本节融合了
（1）氧化还原反应；
（2）能量的转换；（3）原电池原理的应用；（4）电解质溶液、金属的活泼性；（5）物理中的电学等知识。
并彼此结合、渗透。
通过本节课的学习，学生将会形成一个氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液、物质的量有关计算等知识联系起来的知识网络。
对培养学生从实践到理论，又从理论到实践的认知规律的提高有很大的作用。
而且原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛，因此学好本节知识，具有重要的理论意义和现实意义。
（二）主要内容
（三）教学重难点
教学重点：
初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用。
认识化学能转化为电能对现代化学的重大意义。
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。
（四）学情分析
本阶段学生已经具备了一定的化学基础知识，在必修一的第二章中学生已经学习氧化还原反应的知识，懂得了氧化还原反应的本质是电子得失，这样就有利于理解原电池中的电子转移问题。
在必修一的第一章我们还学习了物质的量的计算，对电化学的有关计算应该比较容易入手。
但由于相隔时间较长，不可避免的会出现遗忘的情况。
学生以前没有接触过电化学的内容，有些地方可能理解不顺畅，比如，为什么金属不直接和电解质溶液发生反应。
（五）教法学法
教育学理论认为，选择和采用教学方法时，不仅要根据学科的特点，而且要根据教学任务和学生的认知特点选用。
化学是一门以实验为基础的自然科学。
化学教学离开了实验，也就成了无源之水，无本之木。
根据学生知识的结构、心理特点和教学内容的实验要求，为了凸显重点，突破难点，采用指导发现、实验探究的教学模式，引导学生进行问题探讨、分析推理和比较归纳，并结合多媒体辅助教学，减少板书时间，提高课堂效率。
1、实验探究
本节在学习原电池的概念和原理时，实验探究过程可以表示为：
总结得出结论
·
·
…….
学生观察实验现象
·
·
…….
学生观察实验现象
·
·
…….
借助于物理仪器的实验
·
·
…….
反常的试验现象，提出疑问
·
·
…….
在分析原电池的组成时，实验探究过程如下：
内化、抽象得出规律用
·
·
…….
组织、指导学生实验、探究
·
·
…….
组织、指导学生实验、探究
·
·
…….
提出问题，提供材料
·
·
…….
实验探究法的选择意在落实新课改“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方法的改变，培养学生的创新精神的实践能力”的基本概念。
在实验→观察→讨论→推测→验证的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。
通过本课的学习，使学生养成善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。
2、指导发现
本节课从科学史的引入到实验探究，再到归纳整理得出结论。
整个教学过程中学生的活动都是在教师不断创设问题情境和指导之下完成的，教师的引导帮助学生尽可能排除失败和无效学习。
本节课中原电池中的微观粒子（电子和离子）的运动状况作为难点，我借助两种手段来突破。
一是利用灵敏电流计判断电子的运动方向，二是借助电脑动画模拟演示电解质溶液中离子的运动情况，变抽象为具体，帮助学生突破这一难点。
3、学法指导
化学是一门以实验为基础的学科，学生通过实验进行直观生动的学习是学生最喜欢、效果最好的学习方法。
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，但学生初次接触电化学知识，对原电池的工作原理有神秘感和探索欲望，充分利用学生的好奇心和求知欲，设计层层实验和问题情境，使学生在自主实验、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。
这里既包括对学生观察实验的指导，又包括对实验方法的选择指导（对比实验）。
同时注意适时地利用一些启发性的语言，引导学生各小组全体之力进行归纳总结，得出满意的结论。
三、教学目标
（一）知识与技能
1.理解并掌握原电池原理
2.通过实验提高学生设计能力、观察能力、动手能力及思维能力。
（二）过程与方法：
1.通过教师创设问题情境、学生进行实验探究，帮助学生自主建构原电池概念，理解和掌握原电池原理。
2.通过化学史实引导学生以问题为中心发现问题、解决问题的学习方法。
（三）情感态度与价值观
1.通过原电池的发明、发展史，培养学生实事求是、勇于探究、创新的科学态度。
2.感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，形成较为客观、正确的能源观，提高开发高效清洁燃料的意识。
教具准备
1、铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、铁钉、稀硫酸、硫酸铜溶液、乙醇、苹果，灵敏电流计、烧杯、导线、小灯泡、音乐贺卡
2、多媒体课件
教学过程设计
[引课]：
通过投影展示几则材料：
1.美国2005年最大的灾难——全国大面积停电
美国大面积停电造成交通拥堵
2.我国部分地区电力供应缺口
通过材料引出电能在生产中的重要性，分析我国电力供应仍然紧张，给出我国2001年发电总量的构成图：
通过材料指出我国仍以火力发电为主，给出火力发电的流程图：
[思考与交流]
1.根据火力发电的流程，请你分析在此过程中发生了那些形式的能量转化？
2.请根据已有知识分析火力发电的利弊。
[学生讨论与分析]
1.化学能→热能→机械能→电能
2.优点：
我国煤炭资源丰富，廉价方便；电能清洁安全，又快捷方便
缺点：
污染环境；能量转化效率第
[过渡]
在火力发电中，由于化学能经过了多重转换最终变为了电能，在此过程中能量的损耗是比较高的，如果能够使化学能一步就变为电能，那将会大大提高能量的转化效率，那么如何才能够使化学能不经过其他中间步骤，一步转化为电能呢？
其实对于这样的问题早在18世纪的时候一位科学家已经在不经意间发现了。
[引入]1、奇迹的青蛙腿——伽伐尼电流
1780年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼的青蛙抽搐实验，展示了原电池的雏形。
伏打
2、伏打电池——世界上第一个电池
1800年意大利物理学家伏打建立伏打电池堆模型。
伏打电池的发明，使人们第一次有可能获得稳定持续的电流，伏打电池使人类从静电时代走向了静电时代。
[设计目的]
通过原电池的发明、发展史，使学生了解科学家们对真理不懈追求的精神，培养学生实事求是、勇于创新、敢于探索的科学态度。
体验科学探究的艰辛与愉悦，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。
同时激发学生的学习兴趣与投身科学追求真理的积极情感。
[过渡]
伽伐尼发现了生物电，伏打在此基础上发明了人类第一个直流电池——伏打电池。
下面我们在前任研究的基础上来探究化学能与电能之间是如何转化的？
第二节化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化
（一）火力发电工作原理
化学能→热能→机械能→电能
[思考与交流]：
在怎样的条件下可以实现化学能和电能之间的转化？
[教师提示]：
如果要产生电能的话，其实就是电流通过用电器，对用电器做功从而产生电能。
电流就是电子的流动或转移，那么我们化学反应中哪一类型的反应可以产生电子的转移呢？
（二）燃烧的氧化还原反应本质
[分析]引出本节课的中心意图：
化学能与电能的转化。
氧化还原反应的本质是氧化剂和还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。
当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。
要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，把可产生的电能一化学能的形式储存起来，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
[思考与交流]
1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。
比如火力发电，那么能不能使氧化剂和还原剂间接接触呢？
2、怎样实现将氧化反应和还原反应拆开？
3、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，选择什么氧化剂和还原剂？
4、从物理电学角度考虑如何选择仪器、怎样组装？
[交流]：
学生尝试画出装置，并与同伴交流
[分组实验探究]：
实验1：
把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里。
实验2：
用导线将锌片和铜片连接起来。
实验3：
在导线中接入一个灵敏电流计。
[填写实验现象]
实验顺序
金属
实验现象
解释
Zn、Cu同时插入稀硫酸溶液
Zn
Cu
Zn、Cu导线连接后插入稀硫酸溶液
Zn
Cu
Zn、Cu导线连接后，再接灵敏电流计，插入稀硫酸溶液
Zn
Cu
[交流与讨论]
1、锌和稀硫酸直接反应的现象是什么？
是什么原因造成的？
为什么铜不可以？
2、什么原因造成实验1和实验2中现象的不同？
3、灵敏电流计的指针发生偏转，偏向何方？
你如何解释这一现象？
4、在实验3中除了电流计指针发生偏转之外，还有什么其他现象？
和实验1、2相比不同在什么地方？
锌片和铜片上可能分别发生什么反应？
如何证明？
5、在这样的装置中，能量是如何转化的？
[过渡]
我们把这样的能够将化学能转化为电能的装置称为原电池。
今天我们就来共同它的原理。
（三）原电池
灵敏电流计指针偏转→有电流产生→产生电能→化学能转化为电能的装置→原电池。
1.概念：
将化学能转化为电能的装置叫原电池。
[学与问1]：
根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？
2.原电池工作原理
[动画模拟]原电池的微观原理
[学生自主讨论、归纳总结]通过动画演示，让学生自己分析，说出自己的想法；当把用导线连接的锌片和铜片一同侵入稀硫酸中，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H+从铜片获得电子被还原成氢气。
[设计目的]
通过多媒体动画使学生不能接触到的微观世界形象地展现在学生的面前，提高学生学习的兴趣，从而更快、更有效地使学生掌握抽象的知识，突破难点。
[设疑]
在我们刚才的原电池装置中，锌是负极，铜是正极，那么在用其他材料构成的原电池中，如何判断正负极呢？
[探究]
[归纳总结]在原电池中，可从以下几个方面判断电极
①从电子流出的方向判断：
电子流出—负极；电子流入—正极
②从电极材料的相对活泼性来判断：
相对活泼的金属—负极；相对较不活泼的金属或非金属—正极
③从氧化还原反应的角度来判断：
失电子，发生氧化反应—负极；得电子，发生还原反应—正极
3、电极反应式与电池总反应式
[指导书写]
负极（锌片）：
Zn–2e-=Zn2+（氧化反应）
正极（铜片）：
2H++2e-=H2↑（还原反应）
电池总反应式：
Zn+2H+=Zn2++H2↑（氧化反应）
[过渡]
将化学能转化为电能的装置需要什么组成条件？
下面请同学们自己动手进行探究实验设计，看谁组装的原电池最多？
[实验探究1]
1.材料：
铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、ZnSO4溶液、乙醇、猕猴桃，灵敏电流计、烧杯、导线
[思考与交流]
比较伽伐尼电池、伏打电池和大家的探究实验，请归纳原电池的组成条件。
5、组成原电池的条件（两级一液一连线）
（1）有两种活泼性不同的电极材料；
（2）两个电极插入电解质溶液中；（3）形成闭合回路；（4）自发进行氧化还原反应。
[实验探究2]我们所设计、制造的原电池能否给我们生活带来实际意义呢？
通过实验区分析它是否有实用价值，接上用电器试一试。
（小灯泡或音乐贺卡）
[分组实验探究]
1.用一个原电池能否使小灯泡或音乐贺卡工作呢？
2.多用几个原电池根据电学原理把它们串联起来试试看。
[学生归纳总结]
把多个原电池串联起来就可以使小灯泡或音乐贺卡工作，具有一定的实用价值，但在实验过程中发现原电池还是存在着许多不足的地方，比如电压不稳定，电流强度小，使用时间短等问题。
[教师总结]
同学们实验很成功，同时分析的也非常好，正是因为原电池在很多方面还存在不足，所以科学家们在原电池上不断创新，不断地完善，设计出了许多性能非常优异的化学电源，我们下节课将和同学们共同探讨这些内容。
学生学习效果评价
1、知识与技能：
绝大多数学生已掌握了最基本的化学知识，能运用这些基本知识发现问题，提出问题，具有独立的去探究新知识的能力，并具有识别和筛选信息的能力；会根据实验课题选择适当的仪器组装成原电池，并能画出简易的装置图，描述相应的实验现象。
2、过程与方法：
学生对教师演示实验和自己设计的实验现象观察的都非常仔细，能提出有意义的问题，敢大胆猜想和假设，对收集的信息处理能力较强，小组细心交流，合作密切。
3、情感态度与价值观：
学生对目前电池存在的问题具有很强的探究欲望，一些同学甚至发誓要努力学习科学知识，以后来解决现有电池的一些弊端，他们也对日常生活中电池对环境的污染产生了很强的责任感，纷纷表示要以身作则，管理好身边的废旧电池，在探究活动中，学生积极主动地思考，各自提出不同于他人的想法，在得知自己的观点或角度错误时，能及时听取别人的意见，并主动与他人合作，但也有一部分学生在遇到困难时，选择放弃，不去寻求解决的办法。
教师教学效果评价
本节内容是电化学中的重要知识。
当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。
教师从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置──原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教师通过介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。
通过紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，与学生的知识结构相辅相成，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神，此设计思路较为合理。
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，富有深刻的探究教学思想内涵。
首先，教师通过复习化学反应与能量变化的关系引导学生思考化学能是否能转化为电能来引入新课；再通过演示实验来验证学生通过思考后得出结论。
当学生发现化学反应有电流产生就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；教师通过一系列演示实验为学生提供“实证性”材料，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，教师再通过教材设置的一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”，学生的学习和探究兴趣都比较高，积极地参与到动手设计实验的课题上，遇到问题，纷纷踊跃提出可能出现的问题所在，大部分学生都能寻求解决的方法。
教学设计特色之处：
这节课运用化学学科的思想方法，成功地进行了学习方法的引导。
教师创设了很好的情境，启发学生在学习的过程中要掌握方法，进而学会学习，收到了极佳的教学效果。
本节课有以下几个方面的特点：
1、采用探究性教学策略，新课程教学理论就是要改变学生单纯接受教师传授知识为主的学习方式，让学生进行探究性学习，本节课创设了很多探究性学习情境：
如通过创设变化式问题情境，促使学生用实验探究原电池的形成条件。
（3）通过创设拓展式问题情境，促进学生自主创新设计各种原电池，为人类生产、生活所用。
循序渐进地创设问题情境，使学生很好地达到了预期的目标。
2、创设教学情境，有效达成目标，这节课创设了很多教学情境，培养了学生的学习态度、情感、价值观。
体现在：
（1）创设问题情景,引入课题：
如问题情境设计贴近生活，贴近实际，能激发学生求知欲。
（2）创设生活情景，激发学习兴趣。
从生活走向化学，用化学指导生活，列举了很多的生活事例。
如通过“雪灾”引发大面积的停电、发电厂发电过程中不同能量间的转化、生活中的各种电池等现实生活中的感受，增强学生对学习化学兴趣。
3、设计探究性试验，归纳总结原电池的构成条件，归纳应该是化学学科重要定律或结论的重要分析手段，化学往往从大量的实验现象或数据归纳得出一般性结论。
在对原电池的探究实验中，教者共编排了四个实验，特别是通过实验一、三的不同现象，激发学生深层次的思考，激发了学生实验探究的兴趣，归纳出原电池的反应的本质也就水到渠成了。
但这节课给人的感觉是有些仓促，留给学生思考的时间还不够，探究的问题还可以更深入些，如果能提供更多的药品和生活用品，也许能让学生发挥更大的想像空间，让学生更充分地讨论、探究。
那么会更精彩。
教学反思：
本节课从知识能力、过程与方法、情感态度价值观三类教学目标上基本达到了落实，。
对基础知识的讲解较透彻，学生理解也比较到位，学生学习兴趣浓厚，实验技能和表达能力也得到了培养。
比较好的做好各种演示实验和学生分组实验，发挥想象地空间。
如果仅仅局限与对化学概念和原理的生硬讲解，一方面让学生感觉到化学离生活很远，另一方面导致学生对化学学习能力的下降。
课堂上要给学生创设暴露思维过程的情境，使他们大胆地想、充分地问、多方位的交流，在教学活动中与学生一起发现问题、探讨问题、解决问题，能让学生解决的都让学生解决。
比如原电池工作原理的阐述，以及原电池的构成条件的探究及结论的得出。
。
学生的参与意识强，主体作用明显，有充分的动手、动口、动脑的时间。
注重学法指导，使本节课的教学得到预期效果。
学生习惯被动学习，学习的主动性也就渐渐丧失，显然以教师“讲”为中心的教学，使学生处于被调动状态是不利于学生的潜能开发和身心发展的。
新的课标要求教学中教师是主导，学生是主体，学生是学习的主人。
积极改变传统教学以教师讲为中心，教师牵着学生的鼻子走，学生围绕着教师转；积极改变以教定学，让学生配合和适应教师的教，，真正让学生称为课堂教学的主人，发挥学生学习的主动性。
不过也存在一些不足，课堂上学生的积极主动性是比较充分的调动起来，大多数同学能自觉完成，可是也有部分同学浑水摸鱼，看热闹，好玩，自己没有真正掌握，教师无法顾及到每位同学，所以课堂上高高兴兴，非常活跃过去，但知识没有学到。
也有部分学生注重活动而忽视对知识的掌握。
学生在实验上兴趣浓厚但在原电池的原理学习上明显兴趣不如实验。
如何将探究活动和原理都掌握清楚，还有待进一步摸索。
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