高中化学 第1部分 专题1 第二单元 第1课时 原电池的工作原理和化学电源讲义（含解析）苏教版选修4教学实录 苏教版选修4

高中化学第1部分专题1第二单元第1课时原电池的工作原理和化学电源讲义（含解析）苏教版选修4教学实录苏教版选修4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材分析高中化学第1部分专题1第二单元第1课时原电池的工作原理和化学电源讲义（含解析）苏教版选修4教学实录苏教版选修4。本课时内容紧扣苏教版选修4教材，深入讲解原电池的工作原理及化学电源的基本概念，旨在帮助学生理解化学电源的工作机制，培养分析解决实际问题的能力。核心素养目标1.培养学生的科学探究精神，通过实验探究原电池的工作原理。

2.提升学生的科学思维能力，分析化学电源的能量转换过程。

3.增强学生的社会责任感，认识化学电源在现代社会中的应用和环保意义。重点难点及解决办法重点：原电池的工作原理及其能量转换过程。

难点：化学电源能量转换效率的计算和应用。

解决办法：

1.通过实际操作实验，引导学生观察和分析原电池的工作过程，直观理解工作原理。

2.结合具体案例，讲解能量转换效率的计算方法，并引导学生应用至实际问题中。

3.采用小组讨论和合作学习，帮助学生共同攻克难点，提高解题能力。教学资源准备1.教材：确保每位学生拥有苏教版选修4教材。

2.辅助材料：准备与原电池工作原理相关的图片、图表和视频。

3.实验器材：准备电池、电极、导线、盐桥等实验器材。

4.教室布置：设置分组讨论区，并布置实验操作台，确保实验安全进行。教学过程一、导入新课

（老师）同学们，今天我们要学习的是高中化学中一个非常重要的内容——原电池的工作原理和化学电源。在日常生活中，我们离不开电池，比如手机、电脑等电子产品都依赖于电池提供能量。那么，电池是如何工作的呢？今天我们就来揭开这个谜团。

二、新课讲授

（1）原电池的工作原理

（老师）首先，我们来探讨一下原电池的工作原理。同学们，请看大屏幕，这里展示的是一个典型的原电池装置。请观察并思考：在这个装置中，发生了哪些化学反应？这些反应是如何产生电流的？

（学生）观察到，在电池的两个电极上，有物质发生了氧化还原反应。

（老师）很好，这正是原电池工作的关键。氧化还原反应使得电子从负极流向正极，从而产生电流。这个过程就是原电池的工作原理。

（2）化学电源的能量转换

（老师）接下来，我们来了解一下化学电源的能量转换。化学电源将化学能转化为电能，供我们使用。那么，这个过程是如何实现的呢？

（学生）化学电源中的化学反应使得化学能转化为电能。

（老师）正确。在这个过程中，化学反应释放的能量使得电子流动，从而产生电流。这就是化学电源的能量转换过程。

（3）化学电源的分类

（老师）根据化学电源的工作原理，我们可以将它们分为两大类：一次电池和二次电池。同学们，请看大屏幕，这里展示了一次电池和二次电池的图片。请思考：它们有什么区别？

（学生）一次电池使用后不能充电，而二次电池可以反复充电使用。

（老师）很好，这就是一次电池和二次电池的主要区别。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的电池。

三、课堂练习

（老师）同学们，接下来我们来做几个练习题，巩固一下今天所学的知识。

（1）请写出以下原电池中发生的氧化还原反应方程式：

a.锌-铜原电池

b.镁-铝原电池

（2）请解释以下现象：

a.当电池使用一段时间后，电压会降低。

b.为什么锂离子电池比其他电池更耐用？

四、课堂小结

（老师）今天我们学习了原电池的工作原理和化学电源的能量转换。通过学习，我们了解到化学电源在现代社会中的应用及其重要性。希望大家在今后的学习和生活中，能够运用所学的知识，解决实际问题。

五、课后作业

（老师）同学们，今天的课后作业如下：

1.查阅资料，了解一种新型化学电源及其工作原理。

2.思考：化学电源的发展前景如何？学生学习效果学生学习效果主要体现在以下几个方面：

1.知识掌握：学生在学习原电池的工作原理和化学电源后，能够准确地描述原电池的工作过程，包括氧化还原反应、电子流动和电流的产生。学生能够区分一次电池和二次电池，并理解它们在能量转换和应用中的区别。

2.能力提升：通过实验探究和课堂练习，学生的观察分析能力、实验操作能力和问题解决能力得到显著提升。学生能够运用所学知识解释实际现象，如电池电压随时间降低的原因和锂离子电池的耐用性。

3.思维发展：学生在学习过程中，培养了逻辑思维和科学思维能力。他们能够通过分析化学反应和能量转换过程，理解化学电源在能量存储和释放中的作用。

4.应用能力：学生能够将所学知识应用到实际问题中。例如，他们能够评估不同电池的适用场景，选择合适的电池类型来满足特定设备的需求。

5.学习兴趣：通过生动的教学活动和实际案例，学生对化学电源产生了浓厚的兴趣。这种兴趣激发了学生进一步探索化学和能源领域的动力。

6.合作与交流：在小组讨论和合作学习的过程中，学生学会了如何与他人沟通和协作。他们能够分享自己的观点，倾听他人的意见，共同解决问题。

7.环保意识：在学习化学电源时，学生了解了电池对环境的影响，以及如何选择环保的电池产品。这有助于培养学生的社会责任感和环保意识。

8.创新思维：学生在探索新型化学电源的过程中，激发了创新思维。他们能够思考如何改进现有技术，开发更高效、更环保的电池解决方案。典型例题讲解1.例题一：计算锌-铜原电池在标准状态下（25℃，1atm）的电动势。

解答：锌-铜原电池的标准电极电势分别为锌电极（Zn2+/Zn）-0.76V，铜电极（Cu2+/Cu）+0.34V。根据电池电动势的计算公式：

\[E_{\text{电池}}=E_{\text{正极}}-E_{\text{负极}}\]

\[E_{\text{电池}}=(+0.34V)-(-0.76V)=1.10V\]

2.例题二：一个铜-锌原电池，如果铜电极的面积为100cm²，铜电极的表面积为0.01m²，计算在标准状态下铜电极的电流密度。

解答：电流密度（J）是电流（I）与导体横截面积（A）的比值。已知铜电极的面积为0.01m²，假设电池在标准状态下产生的电流为I。

\[J=\frac{I}{A}\]

由于题目未给出电流I的具体数值，因此无法直接计算电流密度。但可以根据电池的电动势和内阻来估算电流I。

3.例题三：在铜-锌原电池中，如果锌电极溶解了0.1摩尔/小时的锌，计算电池的输出功率。

解答：锌电极溶解的速率可以用来估算电流。假设锌的摩尔质量为65.38g/mol，则锌的溶解速率为：

\[\text{溶解速率}=0.1\text{摩尔/小时}\times65.38\text{g/mol}=6.538\text{g/小时}\]

锌的氧化反应为：

\[\text{Zn}\rightarrow\text{Zn}^{2+}+2e^-\]

每摩尔锌释放2摩尔电子，因此电流I为：

\[I=\frac{0.1\text{摩尔/小时}}{1\text{小时}}\times2\text{摩尔电子/摩尔锌}\times6.022\times10^{23}\text{电子/摩尔}\]

\[I=1.2044\times10^{23}\text{电子/小时}\]

电池的输出功率P为：

\[P=I\timesV\]

其中V为电池的电动势，假设为1.10V（从例题一得出）。

\[P=1.2044\times10^{23}\text{电子/小时}\times1.10V\]

\[P=1.32544\times10^{23}\text{电子伏特/小时}\]

将电子伏特转换为瓦特，需要将电子伏特乘以电子的基本电荷（1.602\times10^{-19}库仑/电子）。

\[P=\frac{1.32544\times10^{23}\text{电子伏特/小时}}{1.602\times10^{-19}\text{库仑/电子}}\]

\[P=8.26\times10^3\text{瓦特}\]

4.例题四：一个铅酸电池，其电动势为2.1V，内阻为0.05Ω，如果电池输出的电流为10A，计算电池的输出功率。

解答：电池的输出功率P可以通过以下公式计算：

\[P=V\timesI-I^2\timesR\]

其中V是电池的电动势，I是电流，R是内阻。

\[P=2.1V\times10A-(10A)^2\times0.05Ω\]

\[P=21W-5W\]

\[P=16W\]

5.例题五：一个锂电池，其电动势为3.7V，内阻为0.1Ω，如果电池输出的电流为5A，计算电池的输出功率。

解答：同样使用上述公式计算输出功率：

\[P=V\timesI-I^2\timesR\]

\[P=3.7V\times5A-(5A)^2\times0.1Ω\]

\[P=18.5W-2.5W\]

\[P=16W\]教学评价与反馈1.课堂表现：

学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，对原电池的工作原理和化学电源的概念有了初步的理解。大部分学生能够正确描述原电池的组成和基本工作过程，但部分学生在解释能量转换机制时存在困难。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，学生能够围绕电池的类型、能量转换效率和应用场景进行深入讨论。各小组展示的成果表明，学生在合作中能够提出自己的观点，并能够倾听和尊重他人的意见。例如，一个小组通过实验数据展示了不同类型电池的能量密度对比，另一个小组则探讨了电池在可再生能源中的应用。

3.随堂测试：

随堂测试包括选择题、填空题和简答题，旨在评估学生对本节课知识点的掌握程度。测试结果显示，学生对原电池的基本组成和反应方程式掌握较好，但在计算电池电动势和能量转换效率方面存在一定困难。

4.学生自评与互评：

学生通过自评和互评的方式，对彼此在课堂上的表现进行了评价。他们能够指出同伴在知识掌握和技能应用方面的优点和不足，并提出改进建议。这种评价方式有助于学生认识到自己的学习需求和改进方向。

5.教师评价与反馈：

针对学生在课堂上的表现和随堂测试的结果，教师进行了以下评价与反馈：

-针对课堂表现：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高课堂互动性。对于理解有困难的学生，提供个别辅导，帮助他们克服学习障碍。

-针对小组讨论成果展示：肯定学生的合作精神和创新思维，同时指出讨论过程中存在的问题，如时间管理、分工合作等，并提出改进措施。

-针对随堂测试：分析学生错误的原因，针对性地进行讲解和练习，帮助学生掌握计算方法和技巧。

-针对学生自评与互评：鼓励学生继续保持自我反思和批判性思维，同时提醒他们尊重他人，学会从他人的评价中吸取有益的建议。

总体而言，学生对原电池的工作原理和化学电源的理解有了明显的提升，但在某些知识点上仍需加强。教师将继续关注学生的学习进度，通过多样化的教学方法和评价手段，确保每位学生都能达到学习目标。板书设计①原电池的工作原理

-原电池组成：负极（氧化反应）、正极（还原反应）、电解质溶液、盐桥或隔膜

-氧化还原反应：电子从负极流向正极

-电动势：E=E正极-E负极

②化学电源的能量转换

-化学能转化为电能

-能量转换效率：η=(电能输出/化学能输入)×100%

-能量转换过程：化学反应→电子流动→电流产生

③化学电源的分类

-一次电池：不可充电，如干电池

-二次电池：可充电，如锂离子电池

-特点与应用：根据电池类型和应用场景选择合适的电池

④电池电动势的计算

-标准电极电势：E°

-电池电动势：E=E°(正极)-E°(负极)

⑤电池内阻的影响

-内阻：R内

-电池输出电压：V=E-I×R内

⑥电池的输出功率

-功率：P=V×I

-电池效率：η=(P输出/P输入)×100%反思改进措施反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学：在讲解原电池的工作原理时，我采用了实验教学法，让学生亲自操作，通过实验观察和数据分析，加深对知识点的理解。这种教学方式可以让学生更加直观地感受到化学现象，提高他们的学习兴趣。

2.案例教学：结合实际生活中的电池应用案例，如手机、电动汽车等，让学生了解化学电源在现代社会中的重要性，增强他们的社会责任感。

反思改进措施（二）存在主要问题

1.学生对电池能量转换效率的理解不够深入：在教学过程中，我发现部分学生对电池能量转换效率的计算和应用理解不够，需要进一步强化这部分内容的教学。

2.课堂互动性不足：虽然我在课堂上鼓励学生提问和讨论，但实际互动效果并不理想，可能是因为学生缺乏自信或对某些问题不太熟悉，需要提高课堂互动的质量。

3.评价方式单一：目前主要依靠随堂测试和期末考试来评价学生的学习成果，缺乏对学生日常学习过程和能力的全面评估。

反思改进措施（三）

1.深化能量转换效率的教学：通过增加实验次数，让学生在实