【教學目標】
1.掌握原電池的構成條件,理解原電池的原理,能正確判斷原電池的正負極,正確書寫電極反應式、電池反應式,能根據(jù)氧化還原原理設計簡單的原電池。
2.通過實驗探究,體驗科學探究的方法,學會分析和設計典型的原電池,提高實驗設計、搜索信息、分析現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)本質(zhì)和總結(jié)規(guī)律的。
3.在自主探究、合作交流中感受學習快樂和喜悅,增強學習的反思和自我評價能力,激發(fā)科學探索,培養(yǎng)科學態(tài)度和創(chuàng)新精神,強化環(huán)境保護意識以及事物間普遍聯(lián)系、辨證統(tǒng)一的哲學觀念。
【教學重點】
原電池的構成條件
【教學難點】
原電池原理的理解;電極反應式的書寫
【教學手段】多媒體教學,學生實驗與演示實驗相結(jié)合
【教學方法】實驗探究教學法
【課前準備】將學生分成幾個實驗小組,準備原電池實驗儀器及用品。實驗用品有:金屬絲、電流表、金屬片、水果。先將各組水果處理:A組:未成熟的橘子(瓣膜較厚),B組:成熟的橘子(將瓣膜、液泡攪碎),C組:準備兩種相同金屬片,D組:準備兩種不同金屬片。
【教學過程】
[師]:課前我們先作個有趣的實驗。請大家根據(jù)實驗臺上的儀器和藥品組裝:將金屬片用導線連接后插入水果中,將電流表串聯(lián)入線路中,觀察會有什么現(xiàn)象發(fā)生?
(巡視各組實驗情況)。
[師]:請大家總結(jié):有什么現(xiàn)象發(fā)生?
[生]:總結(jié):出現(xiàn)兩種結(jié)果:
①電流表指針偏轉(zhuǎn) ②電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
[師]:電流表指針偏轉(zhuǎn)說明什么?為什么會發(fā)生偏轉(zhuǎn)?
[生]:說明有電流產(chǎn)生。
[師]:這個裝置就叫做原電池。這節(jié)課我們共同研究原電池。請大家列舉日常使用的原電池都有哪些?
[展示干電池]:我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾姵赜邢旅鎺追N,大家請看:
[播放幻燈片]:
化學電池按工作性質(zhì)可分為:一次電池(原電池);二次電池(可充電電池)鉛酸蓄電池。其中:一次電池可分為:糊式鋅錳電池、紙板鋅錳電池、堿性鋅錳電池、扣式鋅銀電池、扣式鋰錳電池、扣式鋅錳電池、鋅空氣電池、一次鋰錳電池等。二次電池可分為:鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、二次堿性鋅錳電池等。鉛酸蓄電池可分為:開口式鉛酸蓄電池、全密閉鉛酸蓄電池。
原電池的構成:任何一種電池由四個基本部件組成,四個主要部件是:兩個不同材料的電極、電解質(zhì)、隔膜和外殼。
【評注】提出問題,從身邊走近化學,喚起學生學習興趣。
[播放課件]《伏特電池》的發(fā)明:
說起原電池的發(fā)明,有一段有趣的故事。1786年,著名的意大利醫(yī)師、學家伽伐尼,偶然發(fā)現(xiàn)掛在窗前鐵柵欄的銅鉤上的青蛙腿肌肉,每當碰到鐵柵欄就猛烈地收縮一次。這偶然的現(xiàn)象并沒有被伽伐尼放過,經(jīng)不懈的探索和思考,第一個提出了"動物電"的見解。他認為:青蛙神經(jīng)和肌肉是兩種不同的組織,帶有相反電荷,所以兩者存在著電位差,一旦用導電材料將兩者接通,就有電流通過,鐵柵欄和銅鉤在此接通了電路,于是有電流產(chǎn)生,由于有動物電流的刺激,蛙腿肌肉發(fā)生收縮。
"動物電"的發(fā)現(xiàn)引起了意大利學家伏打的極大興趣,他在多次重復伽伐尼的"動物電"實驗時,發(fā)現(xiàn)實驗成敗的關鍵在于其中的兩種金屬??鐵和銅,若把鉤著蛙腿的銅鉤換成鐵鉤,肌肉就不會收縮。他認為"動物電"的實質(zhì)是金屬屬性不同造成的,不同金屬帶有不同的電量,它們之間必然存在電位差,若有導線在中間連接,就會產(chǎn)生電流,蛙腿的收縮正是這種原因產(chǎn)生的電流刺激的結(jié)果。
伏打經(jīng)過反復實驗,深入鉆研,1799年第一個人造電源--伏打電池(伏打曾叫它伽伐尼電池)問世。
[師]:這種可以把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫原電池。那么他們是如何構成的呢?下面我們一起來研究原電池的原理。
[板書]:一、原電池
1.原電池的形成條件:
[師]:請同學們根據(jù)自己的設想和實驗室提供的儀器、藥品,自己選擇,試一試,看誰的電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)?看誰的音樂盒會響起。
實驗儀器、藥品:鋅板、銅板、鐵板、石墨、稀硫酸、硫酸銅溶液、食鹽水、白糖水、酒精、硝酸銀溶液、導線、燒杯、電流計、音樂盒。
各組學生積極探討、擬實驗方案。由學生的實驗方案大致可分為下列四種情況:
第一組:電極用同一種材料并連接,A:溶液用鹽酸;B:溶液用酒精。
第二組:電極材料用不同種導電物質(zhì)并連接,A:溶液用鹽酸;B溶液用白糖水。
第三組:電極用不同金屬不連接,A:溶液用硝酸銀;B:溶液用酒精。
第四組:電極一極插入溶液中,另一極放置在燒杯外。
[要求]:
學生在實驗過程中觀察并記錄實驗現(xiàn)象,記錄電流計的指針偏轉(zhuǎn)情況、兩極現(xiàn)象、 高中政治,看看音樂盒能否發(fā)出美妙的音樂。
各組匯報實驗情況:
第一組中A、B均無現(xiàn)象。
第二組中A有電流產(chǎn)生,B無電流產(chǎn)生。
第三組中A、B均無現(xiàn)象。
第四組中無電流產(chǎn)生。
[師]:由上述實驗請大家總結(jié),原電池的形成條件是什么?
[生]:討論、總結(jié):
[板書]:①兩個活潑性不同的金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?做電極
②電解質(zhì)溶液
③電極相接觸或連接
④對應自發(fā)進行的氧化還原反應(有較強電流產(chǎn)生)
[師]:現(xiàn)在請大家重新分析課前用水果制作的原電池,為什么有的組有電流產(chǎn)生,而有的組沒有電流產(chǎn)生?找出癥結(jié)所在。
【評注】:強調(diào)內(nèi)在條件,有利于學生把握實質(zhì)、前后呼應,注重知識的產(chǎn)生過程。
[設問]:原電池的化學原理是什么?
[播放課件]銅--鋅--稀硫酸原電池的工作原理
[師]:在上面實驗探究中,我們看到,可產(chǎn)生電流的裝置中電極究竟發(fā)生了什么變化?原電池是怎樣實現(xiàn)化學能向電能轉(zhuǎn)變的?請大家以上面研究的銅--鋅--稀硫酸原電池為例研討分析。
[生]:總結(jié):
Cu片上發(fā)生反應:2H++2e-=H2↑
Zn片上發(fā)生反應:Zn-2e-=Zn2+
氧化還原反應是發(fā)生在兩極。
電子從Zn片流向Cu片,應該有電流產(chǎn)生。
[板書]:較活潑金屬鋅做負極:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反應)
較不活潑金屬銅做正極:2H++2e-=H2↑ (還原反應)
電池總反應式: Zn+2H+=Zn2++H2↑
電子流動方向:鋅→導線→銅
電流方向:銅→導線→鋅
正極發(fā)生還原反應,負極發(fā)生氧化反應。
[師]:總結(jié):原電池就是這樣一種裝置,它把一個氧化還原反應分拆成兩半,使之在兩個電極上進行,從而在導線中產(chǎn)生了電流,實現(xiàn)了化學能向電能的轉(zhuǎn)變。
[探究]:根據(jù)反應2Fe3++Zn=Zn2++2Fe2+設計一個原電池,畫出裝置圖,指出電極材料、名稱,寫出電極反應式。
[練習]:投影:
習題(略)
[課后拓展]
1.解釋:為什么干電池使用一段時間后會"沒電"?以銅--鋅--稀硫酸原電池原理為例加以說明。
2.使用后的電池是否可以隨地丟棄?為什么?應如何處理?
3.為什么手機電池充電后還可以繼續(xù)使用?
4.課外閱讀《電池的發(fā)展與研究》
【評注】:這是一堂省級優(yōu)質(zhì)課的實錄。本節(jié)課用實驗探究法探索原電池的原理及形成條件,注重知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程,引導學生從身邊走進化學,從化學走進社會。在教師的引導下,學生全程都能積極參與教學,氣氛活躍,學生學習積極性很高。教學效果好,受到專家好評
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