第六章 实验活动6 化学能转化成电能 教学设计 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章实验活动6化学能转化成电能教学设计-2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析1.本节课的主要教学内容：本节课主要讲述化学能转化成电能，包括原电池的构成、工作原理和能量转化过程。

2.教学内容与学生已有知识的联系：本节课内容与课本第五章“电解质溶液中的离子反应”紧密相关，通过复习电解质溶液中的离子反应知识，帮助学生理解原电池的构成和工作原理。核心素养目标本节课旨在培养学生的科学探究能力、科学思维和科学态度与责任。通过实验活动，学生能够运用化学知识设计、实施和解释实验，提升观察、分析、推理和解决问题的能力。同时，培养学生对化学现象的好奇心和探索精神，以及对化学能量转化的科学态度和责任感。学习者分析1.学生已经掌握的相关知识：学生在本节课前已经学习了电解质溶液中的离子反应、氧化还原反应等基础知识，对化学反应和能量变化有一定的认识。此外，学生还应具备基本的实验操作技能，如使用化学仪器、观察现象、记录数据等。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高一年级学生对化学学科普遍感兴趣，尤其是与生活实际相关的化学现象。学生在学习过程中表现出较强的动手实践能力，喜欢通过实验探究来学习新知识。学习风格上，部分学生倾向于通过观察和实验来获取知识，而另一部分学生则更偏好通过理论分析来理解化学原理。

3.学生可能遇到的困难和挑战：学生在学习化学能转化成电能时，可能会对原电池的构成和工作原理感到困惑，尤其是对电极反应、电子流动等概念的理解。此外，学生在进行实验操作时可能会遇到实验误差、数据记录不准确等问题，需要教师引导他们学会分析和处理实验数据。针对这些困难，教师应通过生动的教学案例、分组讨论和实验指导等方式帮助学生克服挑战。教学资源-软硬件资源：原电池实验装置、电极、电解质溶液、导线、电流表、电压表、实验台、计算机、投影仪。

-课程平台：学校教学管理系统、多媒体教学平台。

-信息化资源：化学教学视频、实验操作步骤PPT、原电池工作原理动画。

-教学手段：演示实验、小组合作、课堂讨论、板书讲解。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

例如，教师可以要求学生预习原电池的基本构成和工作原理，并了解不同类型的电极材料。

-设计预习问题：围绕“化学能转化成电能”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

问题示例：“为什么金属和电解质溶液可以形成原电池？原电池中的化学反应是如何进行的？”

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

教师可以通过查看学生提交的预习成果或进行小测验来评估预习效果。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解原电池的基本概念和原理。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解原电池的基本知识，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示原电池的实际应用案例，如手机电池的工作原理，引出“化学能转化成电能”课题，激发学生的学习兴趣。

-讲解知识点：详细讲解原电池的构成、工作原理和能量转化过程，结合实例帮助学生理解。

例如，讲解锌铜原电池的电极反应和电子流动。

-组织课堂活动：设计小组讨论，让学生根据预习内容，分析不同原电池的优缺点。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，如“为什么电极反应必须是氧化还原反应？”进行及时解答和指导。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论，提出自己的观点和疑问。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解原电池的知识点。

-实践活动法：设计小组讨论，让学生在实践中应用所学知识。

-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解原电池的知识点，掌握其工作原理。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置设计原电池的课后作业，要求学生设计一个简单的原电池，并预测其工作效果。

-提供拓展资源：提供与原电池相关的拓展资源，如科学杂志文章、在线实验视频等，供学生进一步学习。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导，指出设计中的不足和改进方向。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的原电池知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。知识点梳理1.原电池的构成

-电极：通常由两种不同的金属或金属与非金属构成，电极材料的选择对电池性能有重要影响。

-电解质：用于导电并参与氧化还原反应的物质，分为酸性、碱性、中性电解质。

-导线：连接电极，形成闭合回路，允许电子流动。

2.原电池的工作原理

-氧化还原反应：在电极上发生的化学反应，一个电极发生氧化反应（失电子），另一个电极发生还原反应（得电子）。

-电子流动：在回路中，电子从氧化电极流向还原电极，形成电流。

-电势差：电极间的电势差是驱动电子流动的动力，决定了电池的电动势。

3.电动势与电压

-电动势：电池在没有外部负载时，两电极间的电势差。

-电压：电池在外部负载时，两电极间的电势差，受电池内阻影响。

4.内阻与外阻

-内阻：电池内部电阻，影响电池输出电压。

-外阻：负载电阻，连接在电池两端，影响电池的输出电流。

5.电池的效率

-效率：电池将化学能转化为电能的比例，通常用百分比表示。

-理想电池：无内阻，效率为100%。

-实际电池：存在内阻，效率低于100%。

6.原电池的类型

-干电池：如锌锰电池，一次性使用，不可充电。

-铅酸电池：如汽车电池，可充电，用于存储电能。

-锂电池：广泛应用于电子设备，具有高能量密度和长寿命。

7.原电池的应用

-便携式电子设备：手机、笔记本电脑、平板电脑等。

-家用电器：电动工具、照明设备等。

-交通工具：电动汽车、电动自行车等。

8.原电池的充电与放电

-充电：通过外部电源，将电能转化为化学能，存储在电池中。

-放电：电池中的化学能转化为电能，供外部设备使用。

9.原电池的安全性

-过热：电池在使用过程中可能会过热，导致性能下降或损坏。

-爆炸：某些类型的电池（如锂离子电池）在不当使用或制造缺陷的情况下可能发生爆炸。

-环境影响：电池的化学成分可能对环境造成污染。

10.原电池的回收与处理

-回收：将废旧电池进行回收处理，提取有价值的材料。

-处理：对无法回收的电池进行安全处理，防止环境污染。典型例题讲解例题1：设计一个简单的原电池，并预测其工作效果。

解答：设计一个锌铜原电池，其中锌片作为负极，铜片作为正极，稀硫酸作为电解质溶液。

工作原理：

-负极（锌片）：Zn→Zn²⁺+2e⁻（氧化反应）

-正极（铜片）：Cu²⁺+2e⁻→Cu（还原反应）

电池反应：Zn+Cu²⁺→Zn²⁺+Cu

预测：

-电池会持续放电，直到锌片完全反应或电解质溶液中的铜离子耗尽。

-电池的电动势取决于锌和铜的标准电极电势差。

例题2：计算一个电动势为1.5V的电池，当外接电阻为10Ω时，其输出电流。

解答：

-根据欧姆定律，电流I=V/R

-其中V为电池的电动势，R为外接电阻

-代入数值：I=1.5V/10Ω=0.15A

例题3：一个原电池的电动势为1.2V，内阻为0.5Ω，外接电阻为10Ω。计算电池的输出功率。

解答：

-首先计算电流I=V/(R+r)

-其中V为电动势，R为外接电阻，r为内阻

-代入数值：I=1.2V/(10Ω+0.5Ω)=0.11A

-然后计算功率P=I²*R

-代入数值：P=(0.11A)²*10Ω=0.121W

例题4：一个电池的电动势为2.0V，内阻为0.3Ω，外接电阻为15Ω。如果电池的输出功率为0.6W，计算电池的实际电动势。

解答：

-首先计算电流I=P/V

-代入数值：I=0.6W/2.0V=0.3A

-然后计算实际电动势V=I*(R+r)

-代入数值：V=0.3A*(15Ω+0.3Ω)=4.65V

例题5：一个原电池的电动势为1.5V，内阻为0.2Ω，外接电阻从5Ω增加到15Ω。计算电流的变化。

解答：

-当外接电阻为5Ω时，电流I₁=V/(R+r)

-代入数值：I₁=1.5V/(5Ω+0.2Ω)=0.28A

-当外接电阻为15Ω时，电流I₂=V/(R+r)

-代入数值：I₂=1.5V/(15Ω+0.2Ω)=0.09A

-电流的变化量ΔI=I₁-I₂

-ΔI=0.28A-0.09A=0.19A内容逻辑关系①原电池的构成

①.1电极：正负极材料的选择对电池性能的影响

①.2电解质：不同电解质对电池性能的影响

①.3导线：连接电极，形成闭合回路

②原电池的工作原理

②.1氧化还原反应：在电极上发生的化学反应

②.2电子流动：电子从氧化电极流向还原电极

②.3电势差：电极间的电势差驱动电子流动

③电动势与电压

③.1电动势：电池没有外部负载时的电势差

③.2电压：电池有外部负载时的电势差

③.3内阻与外阻：对电池输出电压和电流的影响

④电池的效率

④.1理想电池：无内阻，效率为100%

④.2实际电池：存在内阻，效率低于100%

⑤原电池的类型

⑤.1干电池：一次性使用，不可充电

⑤.2铅酸电池：可充电，用于存储电能

⑤.3锂电池：广泛应用于电子设备

⑥原电池的应用

⑥.1便携式电子设备：手机、笔记本电脑

⑥.2家用电器：电动工具、照明设备

⑥.3交通工具：电动汽车、电动自行车

⑦原电池的充电与放电

⑦.1充电：电能转化为化学能

⑦.2放电：化学能转化为电能

⑧原电池的安全性

⑧.1过热：电池使用过程中的安全问题

⑧.2爆炸：电池的潜在危险

⑧.3环境影响：电池对环境的影响

⑨原电池的回收与处理

⑨.1回收：提取有价值的材料

⑨.2处理：防止环境污染教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度：通过观察学生的提问、回答问题和参与讨论的情况，评价学生对原电池知识点的理解和掌握程度。

-学生实验操作技能：通过观察学生在实验中的操作是否规范、熟练，评价学生是否能够正确使用实验仪器和设备。

2.小组讨论成果展示：

-学生对小组成果的展示：通过学生的小组讨论和成果展示，评价学生是否能够将所学知识应用于实际问题解决。

-学生合作与沟通能力：通过小组讨论的过程，评价学生是否能够有效沟通、协作，共同完成任务。

3.随堂测试：

-学生对原电池概念的理解：通过随堂测试，评价学生对原电池基本概念、工作原理的理解程度。

-学生计算能力：通过测试中涉及电动势、电压、电流等计算题，评价学生的计算能力和应用能力。

4.课后作业：

-学生对课后作业的完成情况：通过批改学生的课后作业，评价学生对知识的巩固程度和解决问题的能力。

-学生对拓展资源的利用：通过检查学生是否利用了教师提供的拓展资源，评价学生是否能够主动进行深入学习。

5.教师评价与反馈：

-针对学生的课堂表现：教师应给予学生及时的肯定和鼓励，对于表现不佳的地方，应提出具体的改进建议。

-针对小组讨论成果：教师应评价学生的讨论是否深