新人教版高中化学必修2教案-化学能与电能

化學能與電能
一、教材分析
1、教材的地位及其作用
本節教材是人教版化學必修2第二章第二節的教學內容，是電化學中的重要知識。

初中化學已經從燃料的角度初步學習了“化學與能源”的一些知識，在選修模組“化學反應原理”中，將從科學概念的層面和定量的角度比較系統深入地學習化學反應與能量。

該節內容既是對初中化學相關內容的提升與拓展，又為選修“化學反應原理”奠定必要的基礎。

該節分為兩課時教學，本課為第一課時。

通過本課的學習，能使學生清楚地認識原電池的工作原理和構成條件，初步形成原電池的概念，並能夠寫出電極反應式和電池反應方程式。

生活在現代社會，學生對“電”有著豐富而又強烈的感性認識。

當學生瞭解了化學反應中能量轉化的原因，並感受了探究化學能與熱能的相互轉化過程之後，會對化學能與電能之間的轉化問題產生濃厚的興趣。

正是基於學生的這種心理特徵，教材開始的幾個設問，把學生帶進了“化學能與電能之間相互轉化”研究之中。

從能量轉換角度看，本節課程內容是對前一節課中“一種能量轉化為另一種能量，能量也是守恆的；化學能是能量的一種形式，它同樣可以轉化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的補充和完善。

從反應物之間電子轉移角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對“化學能→熱能→機械能→電能”思維方式的反思和突破。

本節教材設置了大量的探究教學素材，富有深刻的自主探究教學思想內涵。

首先，原電池概念引入的演示實驗2-4為探究教學創設了問題情景，當學生觀察到“銅片上產生氣泡”這一反常的實驗現象時，產生認知的衝突，就會情不自禁地提出一系列問題，產生強烈的探索欲望，並提出各種各樣的假設，試圖用原有的認知結構去“同化”；學生根據實驗現象，經過嚴密的邏輯推理，得出相關結論，實現認知的“順應”；當學生理解原電池的原理後，教材又設置了一個“科學探究”和“思考與交流”欄目，讓學生自己探究討論歸納出“組成原電池的條件”，實現認知結構的“發展”；同時，課本插圖“水果電池”，是本課時探究教學內容的“遷移”，實現知識的應用和延伸。

2、教學目標分析
（1）知識與技能
①學生通過實驗探究認識原電池的工作原理和構成條件，初步形成原電池概念。

②能夠寫出電極反應式和電池反應方程式。

（2）過程與方法
①學生通過對化學能轉化為電能的學習，體驗科學探究的過程，理解科學探究的意義，理解科學探究的基本過程和方法，初步養成科學探究的能力。

②能對自己探究原電池概念及形成條件的學習過程進行計畫、反思、評價和調控，提高自主學習化學的能力。

（3）情感態度與價值觀
①學生通過探究化學能轉化為電能的奧秘，提高學習化學的興趣和熱情，體驗科學探究的艱辛與喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧。

②讚賞化學科學對個人生活和社會發展的貢獻，關注能源問題，逐步形成正確的能源觀。

3、教學重難點
原電池的工作原理和構成條件是本節課的教學重點，其中原電池的工作原理是難點。

二、教法分析
教育學理論認為，選擇和採用教學方法時，不僅要根據學科的特點，而且要根據教學任務和學生的認知特點選用。

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。

化學教學離開了實驗，也就成了無源之水，無本之木。

本課主要採用了實驗探究法、再結合問題探討法、分析推理和比較歸納法等教學方法，更好地突出本課重點，突破難點，完成教學任務。

同時在教學中還合理地運用多媒體等輔助手段，便於達到更好的教學效果。

教學時，可以從以下幾個方面進行突破：
首先，利用教材、課外資料、生動的錄影和圖片、事實數據等教育資源，對“火力發電”進行完整透徹的剖析，為學生創設學習情景，使他們有機會去研究和總結“火力發電”的利和弊。

然後設置階梯式問題，對學生進行探究思路引導，實現以“化學能→熱能→機械能→電能”思維模式向“將化學能直接轉化為電能”新思維模式的轉變。

再通過設計方案，分組實驗，進行實驗探究，觀察實驗現象並記錄，小組交流討論，形成的原電池的概念。

其次，在瞭解原電池原理的基礎上，繼續進行實驗探究。

通過分組對比實驗，根據實驗現象的不同，分析可能的原因，交流討論，得出原電池的構成條件。

最後，通過課本上的實踐活動——水果電池的製作，實現本課教學內容的應用和延伸，讓學生體驗學習化學的樂趣。

三、學法指導
由於學生之前沒有電化學的基礎，理解原電池原理有一定的難度，但學生初次接觸電化學知識，對原電池的工作原理有神秘感和探索欲望，要充分利用學生的好奇心和求知欲，設計層層實驗和問題情境，使學生在自主實驗、積極思考和相互討論中自己發現問題、分析問題和解決問題。

根據學生的知識結構、心理特點和教學內容的實驗需要，採用分組實驗探究、問題探討、分析推理和比較歸納等方法，並結合多媒體進行輔助教學。

在實驗→觀察→討論→推測→驗證的過程中，學習和理解原電池的概念、原理和構成條件。

通過本課的學習，使學生養成善於觀察、善於思考的習慣，並學會運用觀察、比較、歸納等方法去分析、解決問題，達到學以致用的目的。

四、教學程式
教與學是有機結合而又對立統一的，良好的的設想，必須通過教學實踐來實現。

我是這樣安排教學程式的。

（一）創設問題情景，引導學生建立新思維
1、創設問題情景，引入課題
（1）指導學生閱讀課本關於電力在當今社會的應用和作用，提出問題：物質中的化學能在什麼條件下能轉化為電能呢？又是如何轉化的呢？
（2）多媒體呈現2001年我國發電總量構成圖和火力發電的相關圖片、影響和圖表，引
導學生分析燃燒的氧化還原本質及其能量的變化。

2、建立新思維，提出新的研究任務
（1）引導學生討論分析火力發電的利與弊，提出問題：能否將化學能直接轉化為電能？怎樣實現這個轉變？
（2）通過分析火力發電的利與弊，實現從“化學能→熱能→機械能→電能”思維模式向“將化學能直接轉化為電能”新思維模式的轉換，同時形成高效利用燃料，不浪費能源，積極開發高效清潔燃料的意識。

這種通過問題情景的引入方法，不僅能激發學生的學習興趣和探究熱情，又能使學生明確學習目標，進入學習主題，避免思維的盲目性。

（二）師生互動，傳授新知
這部分的教學分為原電池的工作原理和原電池的構成條件兩部分的學習。

為了更好地完成教學目標，達到良好的教學效果，採用分組探究，再結合設疑法，分析推理和比較歸納法等教學方法，並結合多媒體進行教學。

1、原電池原理教學時，我採用問題引導，實驗探究，動畫模擬，討論交流，歸納總結等方法。

（1）設置階梯式問題，對學生進行探究思路引導：
問題1：氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能轉化為熱能，再經過一系列能量轉換環節才能轉化為電能。

那麼要使氧化還原反應釋放的能量不經過熱能，而直接
轉化為電能，所要解決的第一問題是什麼？（電子的定向移動形成電流）問題2：若將氧化反應和還原反應分開在不同區域進行，那麼，怎樣架設橋樑使電子從還原劑區域轉移到氧化劑區域，同時形成電流？
問題3：怎樣知道所架設的橋樑中有電子流過？如何從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題？
通過這些問題，既可以幫助學生理解實驗設計的思路和實驗操作的原理，順利完成實驗；又可以培養學生質疑問難的精神，掌握質疑問難的方法，提高質疑釋疑能力。

（2）實驗探究：原電池及其原理
將學生分為兩組，進行實驗探究，觀察實驗現象並記錄，小組成員根據每組實驗設置的問題，進行交流討論，列出自己的想法。

實驗步驟將鋅片和銅片用導線連接，平行插
入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。

將鋅片和銅片用導線連接，插入盛有稀硫酸的燒杯中，在導線之間接入靈敏電流計，觀察現象。

實驗現象
思考問題尋找答案問題1：反應中哪種物質失去電子？哪種物質得到電子？問題2：電子從Zn到溶液中H＋經歷了哪種途徑？
問題3：導線在這個過程中起到什麼作用？
問題4：電流計在這個過程中起什麼作用？
組內交流
列出想法
通過學生的實驗操作及能實驗現象的觀察，發現實驗③和實驗④中化學能直接轉化為電能。

並對實驗結果進行探討交流，要將化學能直接轉化為電能，必須將氧化反應和還原反應在不同區域進行，同時架設橋樑，使電子從還原劑區域轉移到氧化區域，形成電流。

將化學能轉化為電能的裝置，叫做原電池。

這樣做不僅培養學生的實驗動手操作及分析觀察能力，而且通過實驗說話，避免了教師教學上單調性。

[動畫模擬]銅鋅電池的工作原理
通過具體生動的動畫，將學生看不見的微觀世界宏觀化，從而幫助學生明確原電池的化學原理，學生歸納，共同完成：
（1）電極反應式和總反應方程式：
鋅片： Zn－2e－＝Zn2＋（氧化反應）
銅片： 2H+＋2e－＝H2↑（還原反應）
總反應式： Zn＋2H+＝Zn2＋＋H2↑
（2）原電池中的電極名稱：
負極：電子流出的一極（如上述原電池中的鋅片）
正極：電子流入的一極（如上述原電池中的銅片）
2、教材中“構成原電池的條件”這一討論題，問題過於空泛，考慮到學生的知識遷移能力和概括能力還不是很強，單純的討論可能會無從談起。

因此，我在這部分內容教學時，主要採用實驗探究法。

把學生分三大組，共九個實驗，第一組4個實驗，第2組3個實驗，第三組2個實驗，每組都是對比實驗。

通過本組實驗裝置是否產生電流，若不能產生，與銅鋅原電池對比，分析可能的原因；若能產生，也與銅鋅原電池對比，有什麼共同點，從而得出原電池的構成條件之一。

[投影實驗內容]
實驗序號第一組實驗①②③④
實驗裝置
①②③④
實驗現象
實驗結論
實驗序號第二組實驗⑤⑥⑦
實驗裝置
⑤⑥⑦
實驗現象
實驗結論
實驗序號第三組實驗⑧⑨
實驗裝置
⑧⑨
實驗現象
實驗結論
根據學生的實驗結果，引導學生分析總結原電池的構成條件。

第一組：實驗①、②不產生電流，③和④產生電流，不同點在於實驗①和②中電極的金屬活動性相同，而實驗③和④中電極的金屬活動性不同，從而得出原電池的構成條件之一：有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質）作電極。

第二組：實驗⑤和⑥能產生電流，而⑦不產生電流，不同點在於實驗⑤和⑥中電極插入到電解質溶液中，而⑦中電極插入到非電解質溶液中，得出原電池構成條件之一：電極材料要插入電解質溶液中。

第三組：實驗⑧產生電流，而實驗⑨不產生電流，不同點在於實驗⑧形成閉合電路，而實驗⑨沒有形成閉合電路，得出原電池的構成條件之一：兩極相連形成閉合電路。

通過小組間的交流，師生共同歸納總結：原電池的構成條件。

“師生互動”式教學模式是以問題的發現、探究及解決為主要線索，教學中突出教師的主導性和學生的主體性在探究過程中的合作與互動，最終達到培養學生發現問題及解決問題能力的目的。

在操作中，教師要及時捕捉學生在探究過程中碰到的問題或困難，適時予以指
導和調控，防止學生在探究過程中出現盲目性、隨意性與低效性。

對學生來說，學習過程的每一個環節，都需要發揮主觀能動性，在不斷思考和探索中去自我建構，完善認知結構。

（三）鞏固練習
適當的課堂練習一方面是學生對本堂課學習情況的回饋，同時使學生對所學知識鞏固加深。

為此，使用多媒體展示，根據條件組合原電池。

（四）實踐活動
在完成上述內容後，將課本後面的家庭小實驗——水果電池的製作，移到課本中，培養學生實踐創新能力。

從正逆兩個方面鍛煉學生對原電池構成條件的應用，而且達到學以致用，使學生覺得化學就在我們身邊，從而激發學生學習興趣，啟迪學生思維。

（五）課堂小結
一堂課接近尾聲時，適當的課堂小結是必要的，它不僅僅是本節教學知識的回放，還可將本節課知識貫穿聯繫起來，起到畫龍點睛的作用。

（六）作業佈置（課本P.38 “科學探究”課本P.42 .1）
適當的課後作業既有助於教師對學生情況的掌握，也有利於學生加深對所學知識的應用。

（七）板書設計
教學上適當的板書是有必要的，它不僅是本節課所學知識的概括，更重要是能突出重點，解決難點，使所學知識條理化、系統化。

第二節化學能與電能
一、化學能與電能的相互轉化
1.火力發電的過程
2.原電池：將化學能轉化為電能的裝置。

鋅片： Zn－2e－＝Zn2＋（氧化反應）
銅片： 2H+＋2e－＝H2↑（還原反應）
總反應式： Zn＋2H+＝Zn2＋＋H2↑
3. 原電池的構成條件
①有兩種活動性不同的金屬（或非金屬單質）作電極。

②電極材料都插入電解質溶液中。

③兩極相連形成閉合電路。