《鹽橋原電池的工作原理及改進創新》教學設計一、教學目標【知識與技能】了解原電池的構造和基本工作原理；能夠正確書寫電極反應式和電池總反應方程式；了解鹽橋的作用，會判斷和設計簡單的原電池。【過程與方法】通過實驗探究活動，使學生體驗化學能與電能轉化的探究過程，并了解原電池的構造和工作原理；通過單液原電池和u型管鹽橋原電池的分析對比，學生間相互討論交流以及教師引導，使學生具備發現問題，分析問題并解決問題的能力。【情感態度與價值觀】通過分組實驗與討論，體驗小組合作學習的樂趣，培養團結協作的精神；⑵通過實驗探究活動，增強學生探索化學反應原理的興趣，掌握學習和研究化學問題的方法。二、教材分析本節內容以（必修2）第六章第一節“化學反應與能量變化”第一課時《化學反應與電能》為基礎，進一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對原電池中閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋等概念。同時原電池的原理又為后面金屬的腐蝕和防護，常見電池的原理及電解原理等重要電化學知識的學習奠定了基礎。新課程標準對原電池知識有新的要求，通過教學體驗化學能與電能轉化的探究過程，了解原電池的工作原理，能判斷電極名稱，根據題意寫出電極反應式和電池總反應式。三、學情分析知識角度，高二學生在必修1、必修2和選擇性必修1中已經學習過氧化還原反應、原電池的相關知識，同時物理學中電學知識也相當豐富，學習本節內容并不陌生，難度不大。認知角度，高二學生形象思維能力已充分發展，抽象思維能力也在迅速發展中，同時具有強烈的好奇心和求知欲，對實驗探究的熱情高，但抽象思維能力和探究能力還不夠成熟，需要老師適時的組織和引導。四、教學重點和難點【教學重點】進一步了解原電池的工作原理，了解u型管鹽橋原電池的缺點并改進創新。【教學難點】鹽橋原電池的工作原理，u型管鹽橋原電池缺點并改進創新。五、教學策略【教學方法】以“小組實驗探究式教學法”為主，貫穿“小組合作討論法”，引導學生發現問題、分析問題、解決問題；運用學案和多媒體輔助教學。【教學用具】多媒體投影儀、電腦、課件。【學生用具】數字電流表、燒杯、導線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液、ZnSO4溶液、鹽橋，瓊脂塊鹽橋。【教學流程】eq\x(\o\ac(\s\up6(環節一),\s\do6(創設情境),\s\do20(回顧舊知)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環節二),\s\do6(實驗探究),\s\do20(發現問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環節三),\s\do6(大膽創新),\s\do20(提出方案)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環節四),\s\do6(實驗探究),\s\do20(解決問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環節五),\s\do6(對比分析),\s\do20(發現問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環節六),\s\do6(小組合作),\s\do20(實驗探究)))六、教學過程環節一：創設情景，回顧舊知教師活動學生活動設計意圖【創設情景】現代生產、生活和國防中大量使用的電池，如錄音機、、電動汽車、衛星等，同學們能解釋其中的奧秘嗎？【板書】一、原電池原理1．原電池：將化學能轉化為電能的裝置。回答：形成原電池，產生電流。創設情景，激發學生的好奇心，感受化學與生活的密切關系。【學生活動】在學案對應的方框中畫出Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質溶液），標出正負極，寫電極反應式，找兩個同學板書。【講解】Zn作負極失電子變成Zn2＋，電子經導線到達Cu片表面，Cu做正極，溶液中的H＋在Cu片表面得電子生成H2。【設問思考】結合所畫原電池裝置，形成原電池必須滿足哪些基本條件呢？【板書】2．原電池形成的基本條件【講解】原電池可以分為外電路和內電路，外電路是電極上連接的導線，電子從負極流向正極形成電流，內電路是電解質溶液，陰陽離子定向移動形成電流，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。【設問思考】負極不斷有Zn2＋產生，正極不斷消耗H＋，那么陰陽離子向兩極定向移動對電解質溶液有什么作用呢在學案上畫Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質溶液）,標出正負極，寫電極反應式。學生回答：一反應：自發進行的氧化還原反應；兩電極：兩活潑性不同的電極；一液：電解質溶液；一回路：閉合回路。回答：使溶液保持電中性。引導學生回憶原電池形成的四個條件以及Cu－Zn原電池的工作原理，鞏固已有知識。為后面引入鹽橋及理解鹽橋的作用做鋪墊。環節二：實驗探究，發現問題教師活動學生活動設計意圖【講解】根據原電池原理，我們知道Cu－Zn原電池工作時應該有3個現象：①Zn片不斷溶解；②Cu片表面產生氣泡；③電流表指針偏轉。實際與我們所預測的是否一致呢？現實與理論上往往是有差別的，要想搞清楚這個問題，我們需要借助于實驗進行探究。【小組實驗】組裝一個Zn－Cu原電池，觀察和記錄實驗現象。實驗用品：數字電流表、燒杯、導線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液實驗要求：觀察閉合回路和斷開回路（取出銅片）鋅片、銅片、電流表的變化并如實記錄現象。小組合作進行探究實驗，并觀察分析。培養學生主動探索的能力，相互交流合作的精神，體驗科學探究的過程。【小組匯報】各組派一名代表匯報實驗成果。實驗現象：①Zn片表面產生大量氣泡；②Cu片表面少量氣泡；③電流表有讀數。發現問題，產生疑問。【設問思考】Zn片表面為什么會產生氣泡？【追問】若將該原電池作為實際電源，它存在哪些缺陷呢？【板書】二、原電池的改進存在的缺陷：①電能轉化率低；②斷開電路后，Zn片仍然在反應。思考并回答：Zn片不純，自身能形成原電池。小組討論后回答：①能量轉化率低；②斷開電路后，Zn片仍然在反應。培養學生應用分析、歸納等方法對信息進行加工的能力。環節三：反思創新，提出方案教師活動學生活動設計意圖【講解】導致Zn－Cu原電池缺陷的根本原因是Zn電極放在稀H2SO4溶液中。【設問】怎樣才能避免Zn與稀H2SO4溶液的反應？【板書】改進：將Zn與稀H2SO4溶液分開。【追問】兩電極應該分別置于什么電解質溶液中呢？【追問】兩電解質溶液要靠什么連接才能形成閉合回路呢？【講述】我們改造出來的這個裝置能正常工作，形成電流嗎？我們依然要親自動手實驗。討論后回答：①Zn片與稀H2SO4溶液分開。②Cu電極放在稀H2SO4溶液中，Zn電極最好放在ZnSO4中，這樣溶液成分比較穩定。③內電路是斷開的，要想實現陰陽離子的定向移動，兩電解質溶液間必須要依靠含電解質溶液的導管做橋梁。培養學生的創新能力，相互交流合作的精神。環節四：實驗探究，解決問題教師活動學生活動設計意圖【小組實驗】按改進后的裝置圖連接裝置進行實驗，記錄實驗現象。實驗用品：數字電流表、銅片、鋅片、導線、稀H2SO4、ZnSO4溶液、鹽橋。【思考】1．描述有鹽橋時的實驗現象。2．取出鹽橋后的實驗現象，Zn片還反應嗎？【小組匯報】請各組派一名代表匯報實驗結果。小組合作進行探究實驗，并觀察分析。小組討論，推舉發言人匯報實驗現象并回答相關問題。培養學生的觀察能力和語言表述能力，提高化學素養。【設問思考】改進后的裝置中最關鍵的儀器是什么？【講解】下面我們一起來認識一下鹽橋。鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液；瓊膠的作用：防止管中溶液流出；K＋和Cl－能在瓊膠內自由移動。回答：鹽橋聆聽，記錄加深對鹽橋組成的認識，為鹽橋的作用做鋪墊。環節五：對比分析，發現問題教師活動學生活動設計意圖【歸納總結】含鹽橋的原電池是由兩個“半電池”和鹽橋組成的；Zn－Cu原電池的兩個半電池分別是鋅半電池（鋅和硫酸鋅溶液）和銅半電池（銅和稀硫酸溶液）【板書】半電池（鋅半電池和銅半電池）思考總結并記錄完善對含鹽橋的原電池結構的認識。【設問1】根據單液原電池和u型管鹽橋原電池的電流的變化情況，你能得出什么結論？【設問2】實驗過程中，雙液原電池的電流有沒有達到你的預期？【設問3】是什么原因？如何改進呢？思考討論分析并記錄:由于u型管的路徑，與溶液的接觸面積較小，內阻較大沒有將u型管鹽橋換成瓊脂塊鹽橋，降低鹽橋內阻培養學生的創新能力，相互交流合作的精神，為下一步的改進創新做鋪墊。環節六：小組實驗，合作探究教師活動學生活動設計意圖【小組實驗】按圖連接裝置，觀察和記錄實驗現象。實驗用品：數字電流表、燒杯、導線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液，ZnSO4溶液、瓊脂塊鹽橋。實驗要求：仔細觀察電流表讀數的變化并如實記錄現象。【小組匯報】各組派一名代表匯報實驗成果。【板書】三、u型管鹽橋原電池的改進將u型管鹽橋換成瓊脂塊鹽橋，降低鹽橋內阻按步驟操作實驗思考交流并記錄鋅片：銅片：電流：探尋解決方案改進創新環節七：歸納總結，學以致用教師活動學生活動設計意圖【歸納總結】單液原電池：電流小，不穩定。U型管鹽橋原電池：電流比單液原電池更小，穩定。瓊脂塊鹽橋原電池：電流最大，瓊脂塊鹽橋原電池電能轉化率遠遠高于單液原電池電流。【創新點】改進后的瓊脂塊鹽橋原電池具有明顯的優點，電能轉化率高，操作簡單，可廣泛推薦應用。【課外活動：請你來試試】1．實驗材料：用蘋果、西紅柿、鋅片、銅片、導線、二極管，組裝起來形成回路，觀察二極管能否發出紅色的亮光呢？2．查閱有關原電池的相關資料，了解我國化學電源發展及現狀，面臨的問題，今后發展的趨勢聆聽，記錄動手實驗，感受化學與生活的密切關系改進后的瓊脂塊鹽橋原電池具有明顯的優點，操作簡單，電能轉化率高。培養學生的語言表述能力，提高化學素養。動手，理論聯系實際，強化認識化學與生活的密切聯系，同時為后面化學電源的學習做鋪墊。【課后反思】1、本節課的主要亮點：將u型管鹽橋原電池換成瓊脂塊鹽橋原電池，改進后的瓊脂塊鹽橋原電池電流遠遠大于單液原電池，優點明顯，操作簡單方便，可廣泛推薦應用。2、本節課主要通過小組合作探究，通過u型管鹽橋原電池和瓊脂塊鹽橋原電池的改進探究，在“以學生為主體，以教師為主導”的原則下進行，設計時突出學生探究過程的體驗，培養小組合作探究的精神，進一步提高學生的實踐能力。通過小組實驗，取得了很好的效果，鍛煉了學生們主動探究的創新能力，但由于課堂時間有限，在一些難點的突破上，我們沒有做更多的講解和挖掘，在后期的教學中可能更多的需要老師的引導介入。3、在今后的教學過程中，我將多動腦筋，轉變教學理念，尋找過程體驗與知識傳授的和諧點，把課堂變成師生共同研究探討的場所，讓更多的學生變“被動學習”為“主動享受學習”，形成終身學習的意識和能力。第四章第一節《鹽橋原電池工作原理及改進創新》學案【學生實踐活動1】畫一個Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質溶液）總結原電池形成的條件：____________________________；②____________________________；____________________________；④____________________________；〖成果匯報〗請各組派一名代表匯報實驗結果：________________________________________；【學生實驗探究1】組裝一個Cu－Zn原電池，觀察和記錄實驗現象。實驗用品：萬能電流表、燒杯、導線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液實驗要求：仔細觀察閉合回路和斷開回路（取出銅片）時鋅片、銅片、電流表讀數的變化并如實記錄實驗現象。〖思考〗閉合回路時：鋅片________________；銅片______________；電流表讀數___________；斷開回路（取出銅片）時：鋅片___________；銅片________；電流表讀數__________；〖成果匯報〗請一組代表匯報實驗結果：_____________________________________________；【學生實驗探究2】按下圖改進后的裝置圖連接裝置進行實驗，觀察并記錄實驗現象。實驗用品：萬能電流表、銅片、鋅片、導線、稀H2SO4、ZnSO4溶液、鹽橋。鹽橋鹽橋〖思考〗⑴有鹽橋時的現象：鋅片________________；銅片________________；電流表讀數__________；⑵取出鹽橋后Zn片還反應嗎？_______________________________________；〖成果匯報〗請一組代表匯報