高中化學(xué) 魯科版 選修一《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池》大單元教學(xué)設(shè)計

魯科版教材選擇性必修一第1章第2節(jié)

《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池》

單元教學(xué)設(shè)計

第1頁

單元學(xué)習(xí)基本信息

學(xué)科化學(xué)實施年級高二年級

課程標(biāo)準(zhǔn)模塊選擇性必修主題1：化學(xué)反應(yīng)與能量

使用教材魯科版選擇性必修一

單元名稱第1章第2節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池

單元課時5

【單元學(xué)習(xí)主題的生成】

本單元的學(xué)習(xí)主題為“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以

下簡稱新課標(biāo)）內(nèi)容要求：“認(rèn)識化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及其重要應(yīng)用。了解原電池及常見化

學(xué)電源的工作原理。”本主題單元內(nèi)容以魯科版教材為基礎(chǔ)，綜合課標(biāo)要求和三個不同版本教材確定。魯

科版教材將該部分內(nèi)容放在了化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)之后，如下圖所示：

化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

本節(jié)在學(xué)生已經(jīng)建立起電極反應(yīng)的概念并能夠正確的判斷正極和負(fù)極的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計、構(gòu)建了一

個內(nèi)容體系，以學(xué)生熟悉的自發(fā)的氧化還原反應(yīng)為研究對象，通過將其拆開在兩個電極上分別進行氧化反

應(yīng)和還原反應(yīng)實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)變，并采用逐步深入的研究手段，介紹原電池的工作原理。通過單元

教學(xué)重點幫助學(xué)生建立對原電池工作原理、原電池構(gòu)成要素及其相互關(guān)系的本質(zhì)認(rèn)識，形成解決化學(xué)能轉(zhuǎn)

化為電能的一般思路和方法，為解決復(fù)雜問題提供思考框架，從而促進學(xué)生“模型認(rèn)知''這一核心目標(biāo)的發(fā)

展。

本單元共安排了2個課時的教學(xué)內(nèi)容。第1課時為：原電池的工作原理，第2課時為化學(xué)電源。本節(jié)

內(nèi)容以電化學(xué)認(rèn)識模型的建構(gòu)、發(fā)展為暗線展開。在“探秘銅鋅原電池”活動中，通過預(yù)測性問題”圖中裝置

是否能夠構(gòu)成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？”探查學(xué)生的認(rèn)識基礎(chǔ)，進而通過實驗后的討論，從電極反應(yīng)、

電化學(xué)過程等角度發(fā)展學(xué)生對原電池工作原理的認(rèn)識，并利用雙液原電池模型澄清學(xué)生對“電流是怎樣產(chǎn)

生的”這一問題的迷思認(rèn)識，加強對原電池工作原理的理解。后續(xù)通過對干電池、蓄電池的裝置構(gòu)成介紹

和原理分析，一方面豐富學(xué)生對電池的認(rèn)識，另一方面發(fā)展學(xué)生對應(yīng)用電化學(xué)認(rèn)識模型并結(jié)合所給信息分

析真實復(fù)雜電池的能力。最后通過活動探究“設(shè)計一個簡單的燃料電池'',將學(xué)生對電池的認(rèn)識從“分析解釋”

水平提升到“簡單設(shè)計”水平。

【學(xué)情分析】

學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)和生活經(jīng)驗：

第2頁

在知識方面，學(xué)生的先前知識是氧化還原反應(yīng)，知道氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，能較為熟

練地分析氧化還原反應(yīng)中得失電子的情況；從能量轉(zhuǎn)換的角度，學(xué)生知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)換成熱能，同時還

知道日常生活中用到的電池能夠為用電器提供電能，為本節(jié)課通過單液原電池裝置實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)

化打下了基礎(chǔ)。對于氧化劑和還原劑發(fā)生反應(yīng)且電子從還原劑直接轉(zhuǎn)移給氧化劑，同時伴隨著化學(xué)能向熱

能的轉(zhuǎn)化，學(xué)生己有了基本認(rèn)識，但尚不清楚如何把氧化還原反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)在不同的區(qū)域進行，并

且通過何種方式、何種裝置傳遞電子，實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，對電池的認(rèn)識還沒有深入到微觀這一層

面。因此，在本單元教學(xué)中，很重要的一點就是需要從原理、裝置的角度剖析電池是如何工作的，讓學(xué)生

從微觀視角深層次理解電池的構(gòu)成要素及其工作原理。

學(xué)生學(xué)習(xí)中可能存在的學(xué)習(xí)障礙有：

學(xué)生很容易形成對原電池的錯誤認(rèn)識。如：原電池的負(fù)極必須是較活潑金屬、原電池的負(fù)極一定和

電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)等等。這些錯誤認(rèn)識均來自于對銅鋅原電池的刻板認(rèn)識。一部分學(xué)生只關(guān)注電池的構(gòu)

成要素，缺乏對各要素所起功能及各要素之間內(nèi)在關(guān)系的理解；一部分學(xué)生的認(rèn)識角度單一，僅具有電極

反應(yīng)單一的認(rèn)識角度。因此，在本單元教學(xué)中，首先通過銅鋅原電池建立原電池的基礎(chǔ)模型，再利用氫氧

燃料電池進一步修正基礎(chǔ)模型，糾正學(xué)生對原電池的一些錯誤認(rèn)識，建立并完善分析原電池系統(tǒng)的認(rèn)識角

度（電極反應(yīng)、電極材料、離子導(dǎo)體、電子導(dǎo)體）以及各角度之間的關(guān)聯(lián)，形成解決原電池問題的一般思

路和方法。

【教學(xué)目標(biāo)】

本單元的教學(xué)重在發(fā)展學(xué)生從原理和裝置兩大維度建立原電池的一般模型，并具體細(xì)化各認(rèn)識角度

及各角度之間的關(guān)聯(lián)，為解決原電池問題建立思維框架，發(fā)展學(xué)生“模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

1.單元教學(xué)目標(biāo)

學(xué)科核心素養(yǎng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池對應(yīng)的素養(yǎng)

通過對銅鋅原電池的分析，理解銅鋅原電池的工

A宏觀辨識與微

作原理，構(gòu)建原電池的認(rèn)識模型。從單液-雙液-膜電A、B、C、D

觀探析

池,在實驗探究的基礎(chǔ)上討論優(yōu)缺點，改進實驗裝置。

B變化觀念與平

衡思想了解幾種常見化學(xué)電源（一次電池、二次電池）

的工作原理。正確書寫有關(guān)電池的電極反應(yīng)式和電池

C證據(jù)推理與模A、C、D、E

總反應(yīng)。了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池的危害

型認(rèn)知

O

D科學(xué)探究與創(chuàng)

新意識理解電池的工作原理，并能設(shè)計實驗將化學(xué)能高

效的轉(zhuǎn)化為電能，運用原電池的工作原理解決真實情A、C、D、E

E科學(xué)態(tài)度與社

境中的復(fù)雜電化學(xué)問題。了解化學(xué)電源在生活中的實

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會責(zé)任際應(yīng)用，體會化學(xué)學(xué)科在生活和解決實際問題所體現(xiàn)

的價值。知道電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)和應(yīng)用。

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，進一步從能量的角度分析D、E

日常生活、生產(chǎn)中的實際問題，理解化學(xué)科學(xué)對人類

生產(chǎn)、生活的重要貢獻。

2.單元教學(xué)目標(biāo)與課時教學(xué)目標(biāo)的關(guān)系

單元教學(xué)目標(biāo)課時教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)關(guān)系

a.通過對銅鋅原電池的分第1課時：對應(yīng)教學(xué)

析，理解銅鋅原電池的工作原目標(biāo)a

1.1明確鹽橋原電池的構(gòu)成，掌握原電池的

理，形成原電池的認(rèn)識模型，并

工作原理及構(gòu)成條件對應(yīng)教學(xué)

能用模型解釋陌生原電池的工目標(biāo)a

1.2正確判斷原電池的正、負(fù)極，能書寫

作原理，設(shè)計簡單的原電池，將

簡單原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。對應(yīng)教學(xué)

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

目標(biāo)a.d

1.3能設(shè)計簡單的原電池

b.了解幾種常見化學(xué)電源

（一次電池、二次電池）的工作原

第2課時：

理。正確書寫有關(guān)電池的電極反

2.1了解幾種常見化學(xué)電源（一次電池、二對應(yīng)教學(xué)

應(yīng)式和電池總反應(yīng)。了解化學(xué)電

次電池、燃料電池）的工作原理目標(biāo)b

源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池的危

對應(yīng)教學(xué)

害。2.2正確書寫有關(guān)電池的電極反應(yīng)式和電

目標(biāo)a.b

池總反應(yīng)。

c.理解電池的工作原理，并

對應(yīng)教學(xué)

能設(shè)計實驗將化學(xué)能高效的轉(zhuǎn)2.3了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池

目標(biāo)d

化為電能，運用原電池的工作原的危害。

理解決真實情境中的復(fù)雜電化

第3課時：

學(xué)問題。了解化學(xué)電源在生活中

對應(yīng)教學(xué)

的實際應(yīng)用，體會化學(xué)學(xué)科在生3.1.能根據(jù)原電池原理設(shè)計氫氧燃料電池。

目標(biāo)b

活和解決實際問題所體現(xiàn)的價3.2能根據(jù)實驗現(xiàn)象優(yōu)化氫氧燃料電池。

值。知道電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)和應(yīng)對應(yīng)教學(xué)

3.3能分析不同介質(zhì)中正負(fù)極方程式。

目標(biāo)d

用。

第4頁

d.通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，進

第4課時：

一步從能量的角度分析日常生

4.1能夠利用電化學(xué)腐蝕的模型解釋對應(yīng)教學(xué)

活、生產(chǎn)中的實際問題，理解化

生產(chǎn)、生活中的腐蝕現(xiàn)象，理解腐蝕的本目標(biāo)a

學(xué)科學(xué)對人類生產(chǎn)、生活的重要

質(zhì)。

貢獻。

4.2學(xué)會利用實驗驗證假設(shè)的學(xué)習(xí)方對應(yīng)教學(xué)

法，培養(yǎng)尊重事實的科學(xué)態(tài)度，提高學(xué)習(xí)目標(biāo)C

化學(xué)的興趣，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。

4.3體會化學(xué)知識與生活的密切關(guān)系，對應(yīng)教學(xué)

學(xué)會用可持續(xù)發(fā)展的眼光看待資源的開發(fā)目標(biāo)d

和使用。

第5課時：

5.1能從微觀的角度認(rèn)識原電池的工對應(yīng)教學(xué)

作原理。目標(biāo)a

對應(yīng)教學(xué)

5.2會分析原電池的工作原理并建立

目標(biāo)b

相應(yīng)原電池認(rèn)知模型圖。

對應(yīng)教學(xué)

5.3能運用原電池認(rèn)知模型圖解決不

目標(biāo)C

同類型電化學(xué)題目。

解讀:

依據(jù)創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境合理的將單元教學(xué)目標(biāo)拆解到每個課時中去，有利于目標(biāo)的具體

落實。在拆解過程中可以將核心知識分散從而降低難度，如把原電池的工作原理放在第1

課時，化學(xué)電源放在第2課時。基于本單元“模型認(rèn)知”發(fā)展的核心目標(biāo)，教學(xué)圍繞初建模

型、完善模型、應(yīng)用模型等環(huán)節(jié)展開教學(xué)。在具體的教學(xué)過程中，以化學(xué)實驗為支持，通

過一系列核心問題和學(xué)生活動將教學(xué)串聯(lián)起來，逐步建立原電池的一般模型，促進和發(fā)展

學(xué)生的模型認(rèn)知。

第5頁

【單元教學(xué)整體規(guī)劃】5課時

單元主題課時主題主要活動/任務(wù)

1.1初探原電池發(fā)現(xiàn)不足

——

—>原電池的工作原理.1.2深入探究改進電池

1.3微型化改進膜電池

化2.1鉛蓄電池

—?發(fā)展中的化學(xué)電源—

2.2堿性、酸性鋅錦干電池

學(xué)

能3.1初探燃料電池

轉(zhuǎn)“氫”裝上陣，“池”騁而來3.2優(yōu)化燃料電池

3.3理解燃料電池

化

為4.1探究金屬腐蝕的原理

---->金屬的腐蝕與防護4.2金屬防護的方法

電

4.3金屬腐蝕的應(yīng)用

能

原電池的習(xí)題5.1構(gòu)建原電池知識網(wǎng)絡(luò)

5.2構(gòu)建原電池認(rèn)知模型

5.3原電池認(rèn)知模型的應(yīng)用

【教學(xué)設(shè)計】

第1課時

教學(xué)重點：（I）深度理解雙液原電池的工作原理

（2）構(gòu)建雙液原電池認(rèn)識模型

教學(xué)難點：（1）雙液原電池裝置的設(shè)計

（2）雙液原電池的工作原理

（3）原電池中鹽橋的作用分析

突破重難點：設(shè)計自主探究實驗，指導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究學(xué)習(xí)的同時利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過動畫科學(xué)

模擬，將微觀、抽象、不可見的離子的運動直觀化；將復(fù)雜的化學(xué)過程變得清晰、形象。運用數(shù)字化實驗

室LabStudio軟件借助溫度傳感器和電流傳感器在電腦屏幕直觀展示三種原電池的溫度和電流變化趨勢輔

助學(xué)生突破重難點。

教學(xué)流程

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教學(xué)過程

【環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境引入課題】

【情境】通過圖片展示化石燃料燃燒帶來的環(huán)境危害，面對嚴(yán)峻的環(huán)境形勢和能源危機，習(xí)近平總書

記在聯(lián)合國75屆代表大會上提出中國力爭于2030年之前實現(xiàn)碳達峰，2060年之前實現(xiàn)碳中和，這是中國

對世界做出的莊嚴(yán)承諾！在這樣的政策背景下，中國的新能源汽車迅速發(fā)展，汽車電池的研發(fā)已經(jīng)位于世

界領(lǐng)先行列，再圖片展示比亞迪的刀片電池、寧德時代的麒麟電池，激發(fā)學(xué)生民族科技的自豪感，然后角

色轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生化身電池研發(fā)人員從原電池的工作原理出發(fā)繼續(xù)深入探究原電池進入本節(jié)課題。

【環(huán)節(jié)二初探原電池發(fā)現(xiàn)不足】

【任務(wù)2-1】提前在發(fā)放的學(xué)案上完成前置作業(yè)，設(shè)計銅鋅原電池并分析工作原理。

【活動2-1］學(xué)生課前在學(xué)案上完成銅鋅單液原電池的設(shè)計，并分析工作原理，預(yù)測實驗現(xiàn)象。教師

利用智慧課堂平板把各小組的部分設(shè)計方案同屏到多媒體上讓學(xué)生觀看，客觀評價。

【歸納2-1】點評學(xué)生設(shè)計的原電池裝置圖，指出像這樣的裝置電解質(zhì)溶液只有一種，稱為單液原電

池，引導(dǎo)學(xué)生從裝置和原理兩個維度構(gòu)建單液原電池認(rèn)識模型，并板書單液原電池的工作原理。

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設(shè)計意圖：通過回顧已學(xué)知識，加深對原電池的認(rèn)識，從裝置和原理兩個維度構(gòu)建單液原電池認(rèn)識模

型旨在培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)意識，深化認(rèn)識原電池。

【情境】這樣的簡單電池是否實用呢？你們認(rèn)為電池可以成為實用性電池，在性能方面需要滿足哪些

要求呢？

【任務(wù)2-2】啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系生活中實際使用的電池思考電池具備實用性需要具備的條件，進行個別提

問。

【活動2-21學(xué)生交流討論后回答：電流穩(wěn)定，電流足夠大，便于攜帶、綠色環(huán)保等。

【歸納2-2】教師歸納總結(jié)滿足的條件如下：①具有穩(wěn)定的電流②能量轉(zhuǎn)化效率高等。

【過渡】單液原電池是否滿足上述兩個條件？接下來我們開展數(shù)字實驗進行探究。

【任務(wù)2-31實驗探究一：數(shù)字實驗探究單液原電池

由理論分析到動手實踐，開展演示實驗：數(shù)字實驗探究單液原電池是否具有實用性，引導(dǎo)學(xué)生觀察記

錄實驗現(xiàn)象。

【問題驅(qū)動1】學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象后提出問題：為什么單液原電池的電流會衰減？

【活動2-3】針對教師提出的問題開展小組討論，根據(jù)記錄的實驗現(xiàn)象，進一步思考。再進行個別提

問，學(xué)生根據(jù)鋅片表面變紅的宏觀現(xiàn)象解釋引起電流和溫度變化的原因是因為鋅片與硫酸銅溶液直接接觸。

【歸納2-3］硫酸銅與鋅片直接接觸發(fā)生置換反應(yīng)，是放熱反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，溫度逐漸升

高，反應(yīng)中銅離子近水樓臺得到鋅失去的部分電子，以銅單質(zhì)的形式在鋅片上析出，導(dǎo)致鋅與電解質(zhì)溶液

的接觸面積減少，向外電路輸出的電子也大量減少，從而使電流逐漸衰減，鋅的一心二用使化學(xué)能向電能

轉(zhuǎn)化的效率降低，電流不穩(wěn)定。

設(shè)計意圖：通過實驗探究學(xué)生可以直觀感知電極宏觀現(xiàn)象的變化，引導(dǎo)學(xué)生從微觀角度分析電流、溫

度曲線變化的原因，旨在培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識與微觀探析的學(xué)科核心素養(yǎng)，有

利于突破認(rèn)知障礙點1,根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)診斷教學(xué)目標(biāo)1的達成水平。

【問題驅(qū)動2】如何改進單液原電池裝置使其產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電流？推進改進單液原電池。

【環(huán)節(jié)三深入探究改進電池】

【任務(wù)3-11留置2—3分鐘分組思考討論，讓學(xué)生設(shè)計改進方案并展示成果。

【活動3-1】學(xué)生先獨立思考，能想到將鋅片與硫酸銅溶液分開，繪制改進后的裝置圖，再小組討論，

交換傳閱設(shè)計方案，小組內(nèi)互相評價，集思廣益完善設(shè)計方案。

【任務(wù)3-2】教師利用智慧課堂平板把各小組的部分設(shè)計方案同屏到多媒體讓學(xué)生觀察，啟發(fā)學(xué)生尋

找問題，

【活動3-2】學(xué)生在對比中做出評價，指出某些設(shè)計方案存在的不足，并說明不合理的理由，給出改

進建議。教師對各小組設(shè)計的方案及學(xué)生指出的問題及時作出合理評價，將課堂評價落實到位。

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【歸納3-2】師生共同討論進一步優(yōu)化方案，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出負(fù)極鋅片電解質(zhì)溶液的選擇要滿足兩點：

①能導(dǎo)電②不與鋅片發(fā)生反應(yīng)。教材14頁實驗所給試劑中滿足這些條件的可以確定為硫酸鋅溶液，學(xué)生發(fā)

現(xiàn)裝置維度內(nèi)電路的連接中需要連接一個橋梁引出鹽橋,引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P13頁資料卡片中鹽橋的介紹，

理解鹽橋的定義、填充成分。

設(shè)計意圖：通過繪制改進的裝置圖，將內(nèi)隱的思維過程顯現(xiàn)化，貼近學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)了學(xué)生深

度思考的過程，根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)診斷教學(xué)目標(biāo)2的達成水平。

【過渡】在師生共同探討下完成了裝置的優(yōu)化，學(xué)生可以看到這樣的電池裝置中有兩種電解質(zhì)溶液，

我們稱它為雙液原電池，引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測實驗現(xiàn)象，記錄在學(xué)案上，那么，這樣的裝置能否產(chǎn)生穩(wěn)定的電流

而具有實用性呢？接下來開展數(shù)字實驗進行探究。

【任務(wù)3-3】實驗探究二：數(shù)字實驗探究雙液原電池

【任務(wù)提示】設(shè)置6個組別使用兩種規(guī)格的鹽橋，具體分配情況：第2組和第3組使用長而細(xì)的鹽橋，

另外4組使用短而粗的鹽橋，方便后續(xù)引導(dǎo)學(xué)生分析鹽橋自身特點不同對電流大小的影響。

【活動3-3】學(xué)生根據(jù)優(yōu)化的方案和學(xué)案上的方法引導(dǎo)，開展數(shù)字實驗探究雙液原電池的電流、溫度

變化情況，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

【問題驅(qū)動3】雙液原電池的電流、溫度如何變化？為什么？

【活動3-4】各小組同學(xué)回答本組測定結(jié)果，第2小組和第3小組同學(xué)反映他們幾乎沒有測定到電流。

【過渡】四組同學(xué)測定到明顯的電流，另外兩組同學(xué)沒有測到明顯電流，真的沒有產(chǎn)生電流嗎？

【活動3-5】指導(dǎo)第2小組和第3小組學(xué)生連接音樂卡片的機芯，其他組同學(xué)仔細(xì)觀察。

【歸納3-5】學(xué)生連接好裝置后能聽到生日快樂的音樂聲，感受到有電流但是比較小。

【過渡】電流為什么會如此小呢？先留下懸念，腿底稍后揭開。接下來請測定到明顯的電流小組描述

測定的具體情況。

設(shè)計意圖：巧妙地設(shè)計實驗環(huán)節(jié)，在學(xué)生不知情的情況下使用不同規(guī)格的鹽橋，測出不同大小的電流，

預(yù)留懸念，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

【提問】進行個別提問，請第5小組的代表回答，學(xué)生通過溫度及電流傳感器測出溫度不變，電流穩(wěn)

定。

【追問】能不能結(jié)合電極的宏觀現(xiàn)象加以解釋呢？

【活動3-6】學(xué)生再次觀察電極表面出現(xiàn)的現(xiàn)象并回答鋅與硫酸銅溶液分開的狀態(tài)下，鋅片部分溶解，

鋅片表面無紅色物質(zhì)附著，銅片上有紅色物質(zhì)產(chǎn)生，說明化學(xué)能不再轉(zhuǎn)化為熱能，溫度不變，電流穩(wěn)定，

能量轉(zhuǎn)化效率高。

【歸納3-6］根據(jù)學(xué)生的實驗結(jié)果和解釋概括雙液原電池的優(yōu)點:電流穩(wěn)定，放電效率高。

第9頁

【啟發(fā)】鹽橋的加入讓氧化劑與還原劑分開，引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：氧化劑和還原劑在沒有直接接觸的

情況也可以構(gòu)成原電池，但需要鹽橋。

設(shè)計意圖：通過親自動手組裝鹽橋型雙液原電池裝置進行實驗探究，測定到電流，學(xué)生容易明白氧化

劑和還原劑在沒有直接接觸的情況也可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，有利于突破認(rèn)知障礙點2,根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)

判進一步診斷教學(xué)目標(biāo)2的達成水平。

【問題驅(qū)動4］鹽橋型雙液原電池工作原理是什么呢？

【活動3-7］學(xué)生結(jié)合實驗現(xiàn)象在學(xué)案上書寫雙液原電池的工作原理。

【提問】進行個別提問，請第5小組的代表回答，學(xué)生說出鋅做負(fù)極失電子產(chǎn)生鋅離子，銅片作正極，

正極仍然是銅離子得電子產(chǎn)生銅單質(zhì)，總反應(yīng)依然是鋅與硫酸銅反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鋅和銅單質(zhì)。與單液原電池

相同。得到其他同學(xué)的肯定。

【追問】內(nèi)電路是什么離子發(fā)生定向移動呢？

【活動3-8】學(xué)生思考后回答鹽橋中的離子定向移動，再展示雙液原電池微觀離子動態(tài)示意圖，通過

觀察后驗證對雙液原電池的工作原理的分析并歸納鹽橋的作用。

【歸納3-8］再由實踐到理論，引導(dǎo)學(xué)生在單液原電池的基礎(chǔ)上構(gòu)建雙液原電池的認(rèn)識模型，讓學(xué)生

自身相比單液原電池發(fā)現(xiàn)在裝置維度離子導(dǎo)體的構(gòu)建上需借助鹽橋形成離子導(dǎo)體。

設(shè)計意圖：通過實際操作、圖片、動畫等多種直觀手段，將抽象的微粒運動形象化；通過語言敘述，

將內(nèi)隱的思維過程顯現(xiàn)化；貼近學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，幫助學(xué)生建構(gòu)理論模型，培養(yǎng)學(xué)生后宏觀辨識與微觀探

析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知的學(xué)科核心素養(yǎng)。有利于突破認(rèn)知障礙點3,根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)診斷教學(xué)目標(biāo)3的

達成水平。

【任務(wù)3-9】由于教材未指出雙液原電池缺點及改進措施，此處讓學(xué)生進行單雙液原電池的對比。

【活動3-9】學(xué)生根據(jù)學(xué)案上記錄的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)找出單雙液原電池的優(yōu)缺點。在對比中發(fā)現(xiàn)雙液

原電池比單液原電池小，約為單液原電池初始電流的十分之一。

【問題驅(qū)動5】為什么雙液原電池電流??？為什么第2小組和第3小組同學(xué)測出的電流更小呢？

【情境】第2小組和第3小組學(xué)生代表展示使用長而細(xì)的鹽橋，其他四組學(xué)生代表展示使用短而粗的

鹽橋，學(xué)生驚奇的發(fā)現(xiàn)他們使用的鹽橋有差異。

【活動3-10】學(xué)生發(fā)現(xiàn)使用的鹽橋有差異，鹽橋的規(guī)格影響電流的大小。針對雙液原電池電流小的缺

點，積極思考討論分析原因。根據(jù)物理電學(xué)知識學(xué)生容易聯(lián)想到由于鹽橋的加入，電阻變大，繼續(xù)追問學(xué)

生導(dǎo)致電阻變大的原因，原因如下：①離子運動的距離邊長導(dǎo)致電阻變大②通道變窄接觸面積變小。

【問題驅(qū)動6］如何增大雙液原電池的電流？

【活動3-11】第2、3兩組學(xué)生要求改用短而粗的鹽橋，其他四組學(xué)生要求更換更短更粗的鹽橋。

第1()頁

【情境】教師用橡皮泥模擬鹽橋，啟發(fā)學(xué)生思考若鹽橋極限地縮短或加寬后的形狀。學(xué)生容易聯(lián)想是

一層膜。

【追問】這層膜的作用是什么？

【回答】將氧化劑和還原劑隔開，同時允許某些離子的通過。

【活動3-12】指導(dǎo)學(xué)生閱讀離子交換膜資料卡片，教師運用多媒體展示離子交換膜圖片、常用電池內(nèi)

部結(jié)構(gòu)，闡述膜電池在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

設(shè)計意圖：通過對單、雙液原電池電流對比中發(fā)現(xiàn)雙液原電池電流小，學(xué)生能聯(lián)想到探究實驗二中2、

3兩組測定的電流比另外四組小，與鹽橋的規(guī)格有關(guān)系，進而對比鹽橋、改進鹽橋。設(shè)置用極限思維法擠

壓橡皮泥模擬的鹽橋，學(xué)生觀察后獲得感性認(rèn)知，自然過渡到膜電池。有利于突破認(rèn)知障礙點4,根據(jù)學(xué)

生的表現(xiàn)診斷教學(xué)目標(biāo)4的達成水平。

【情境再現(xiàn)】在前面內(nèi)容的提問中同學(xué)們認(rèn)為實用性電池除了電流穩(wěn)定，能量轉(zhuǎn)化效率高，還要綠色

環(huán)保、方便攜帶、節(jié)源資源等。應(yīng)同學(xué)們的要求，我們對銅鋅原電池再進行微型化改進，進入下一環(huán)節(jié)。

【環(huán)節(jié)四微型化改進膜電池】

【情境】濾紙可以吸收大量溶液作為反應(yīng)容器，根據(jù)這個特點用濾紙代替燒杯，用陽離子交換膜代替

鹽橋帶領(lǐng)學(xué)生共同設(shè)計微型化改進方案，改進成夾心式銅鋅膜電池，它就像我們吃的夾心餅干。

【問題】夾心式銅鋅膜電池電流大小及穩(wěn)定性如何呢？我們繼續(xù)開展數(shù)字實驗探究。

【任務(wù)4-1】實驗探究三：數(shù)字實驗探究夾心式膜電池

【活動4-1】利用雙面膠將鋅片和銅片分別固定在玻璃片上，在銅片上放2片濾紙，滴加10滴CUSO4

溶液，在鋅片上放2片濾紙滴加10滴ZnSO4溶液，中間夾層采用陽離子交換膜，用魚尾夾固定好裝置，

紅色導(dǎo)線夾連接銅片，黑色導(dǎo)線夾連接鋅片，連接電流傳感器，觀察記錄實驗現(xiàn)象。

【歸納4-1】引導(dǎo)學(xué)生分析夾心式膜電池電流變化趨勢，根據(jù)曲線學(xué)生容易看到電流快速衰減，然后

電流趨于穩(wěn)定。相比雙液原電池，夾心式膜原電池具有電流示數(shù)大且較穩(wěn)定、放電效率高，裝置簡易、操

作方便、藥品用量小、綠色環(huán)保等優(yōu)點，真正做到了小身材、大能量，具備一定的實用性。

設(shè)計意圖：膜電池在生活中應(yīng)用廣泛，在電化學(xué)試題中頻繁出現(xiàn)，設(shè)計膜電池探究環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生更

好的理解常見實用性電池的工作原理，同時感受到

膜電池的

T^Cu)i(+)

z高效化。

μ→.ΓzCuSOai?H??ni

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境】這么

Zn片（T

好的電池

火心A陽質(zhì)子交換膜原電池極闿不點用火心式叩典F交換腹電電池

第Il頁

我們不使用它是不是可惜了？想象一下，在你的床前案頭，每天早晨有一個你設(shè)計的電池在工作的鬧鈴，

那感覺好不好？

【環(huán)節(jié)五學(xué)以致用角色提升】

引導(dǎo)學(xué)生設(shè)想作為原電池研發(fā)人員，體驗自主研究的成果。根據(jù)提供的材料，組裝“完美”電池，讓

電子表和小風(fēng)扇工作、小汽車“奔跑”。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生自主活動增強學(xué)生的動手操作能力，感受化學(xué)學(xué)科樂趣，激發(fā)對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，

讓原電池原理在實踐中升華。

【課堂總結(jié)】

以圖片的形式對本節(jié)課單液原電池、雙液原電池、夾心式膜電池三種原電池做總結(jié)闡述，明確原電

池的層層改進反映了電池的發(fā)展歷程：1800年伏打電堆1836年丹哥;電池

→1950年W.Juda合成離子交換膜。

設(shè)計意圖：帶領(lǐng)學(xué)生談收獲，歸納梳理本節(jié)所學(xué)主要內(nèi)容，促進學(xué)生掌握知識總結(jié)規(guī)律，為學(xué)生進一

步學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

【展望電池】

教師展示新型電池如紙電池、壽命更長的心臟起搏器電池、石墨烯電池等，增強學(xué)生繼續(xù)創(chuàng)新設(shè)計研

發(fā)電池的社會責(zé)任感。未來電池朝著微型化、高效化、綠色化、功能化方向發(fā)展，都將建立在原電池工作

原理的基礎(chǔ)上，進一步強化原電池工作原理的重要性。

【作業(yè)布置】完成課后練習(xí)和學(xué)案中的鞏固練習(xí)

板書設(shè)計原電池的工作原理

一、單液原電池Zn+CUSo4=ZnSOi+Cu

電流不穩(wěn)定效率低負(fù)極：Zn-2e'=Zn2+

二、雙液原電池正極：Cu2++2e^=Cu

電流穩(wěn)定效率高(Cu化學(xué)能，由能

ZnL

三、夾心式膜電池

微型化高效化Cn.?∩、

化學(xué)能r熱能

教學(xué)反思

教學(xué)目標(biāo)與課標(biāo)要求比較統(tǒng)一，是基于學(xué)生已有基礎(chǔ)、困難障礙、發(fā)展需求等推理提煉得到的，并且

每個教學(xué)目標(biāo)都有相應(yīng)的評價目標(biāo)和評價任務(wù)，能更好的檢驗教學(xué)目標(biāo)的落實情況。

在教學(xué)內(nèi)容方面，主要是進行實驗探究，在探究中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。原電池的應(yīng)用涉及的不多，

第12頁

這一部分還可以繼續(xù)擴展深入。

本節(jié)課教學(xué)重點是對雙液原電池進行設(shè)計和實驗探究，教學(xué)過程中首先是引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計改進方案，預(yù)

測實驗現(xiàn)象，再通過實驗探究來驗證實驗現(xiàn)象，此環(huán)節(jié)與學(xué)生的互動較多，個別互動略顯尷尬，后續(xù)教學(xué)

中可適當(dāng)調(diào)整。對原電池工作原理的推導(dǎo)總結(jié)部分環(huán)環(huán)相扣，邏輯推導(dǎo)清晰，但個別知識點講解具有重復(fù)

性。膜電池的切入用到極限思維方法，對橡皮泥模擬鹽橋進行擠壓，引導(dǎo)學(xué)生直觀感知到變成一層膜，再

以離子交換膜資料卡片輔助，實物展示離子交換膜并進行實驗探究，可以讓學(xué)生更容易理解膜電池的優(yōu)

點O

教學(xué)評價

本節(jié)課遵循深度學(xué)習(xí)基本教學(xué)模式：情境一問題/任務(wù)一活動一知識一素養(yǎng)，嚴(yán)格按照教-學(xué)-評一致

性的要求開展活動。將素養(yǎng)導(dǎo)向的學(xué)習(xí)任務(wù)嵌入到課堂教學(xué)過程中，通過情境設(shè)置、任務(wù)驅(qū)動、學(xué)生活動、

教師追問多種方式外顯學(xué)生的思維過程，有利于教師基于證據(jù)判斷學(xué)習(xí)目標(biāo)的達成情況。環(huán)節(jié)二中提問學(xué)

生單液原電池的電流逐漸衰減的原因，診斷學(xué)生宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)發(fā)展情況0環(huán)節(jié)三中設(shè)計改

進裝置一鹽橋型雙液原電池，診斷學(xué)生是遷移應(yīng)用單液原電池認(rèn)知模型的能力。啟發(fā)學(xué)生思考雙液原電池

的電流比單液原電池小的原因，診斷學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知識核心素養(yǎng)發(fā)展情況，及時合理的評價有利

于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進深度學(xué)習(xí)的生成。

第13頁

第2課時

教學(xué)重點、難點

重點：酸性和堿性鋅錦干電池和鉛酸蓄電池的工作原理，電極方程式書寫。

難點：鉛酸蓄電池的工作原理

教學(xué)流程

.

環(huán)節(jié)■\情境?問?/任務(wù)活動i≡?\

▼*ψ?

(一、f、

搭放200年的

化學(xué)電源的發(fā)了蟀化學(xué)電源培養(yǎng)科學(xué)在度.

科學(xué)史話?電池發(fā)展?A?

展？冷屏蟲社會貢任孱

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▼

，、，、,、

科學(xué)探究一鉛需電池的

鉛蓄電池的學(xué)生自制酸性證指推理.

拓若電池?■?A

發(fā)明工作原理蟀零干電池.模型認(rèn)知

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科學(xué)探究二酸性、碓性鋅酸性和堿性干學(xué)生自利酸性

實疆探究.

做性-酸性鋅I轉(zhuǎn)干電池的問?電池的工作原?和減性鋅錠干A

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創(chuàng)新恚識

短干電池理？電池.

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化學(xué)電源的(>?

分享研究性饃程授集贅料了解小組代表發(fā)言

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成果化學(xué)電源的發(fā)分享謀成果

3S生活中學(xué)習(xí)

、/展變化

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、?fr

模型認(rèn)知.

鋰電池知行合一

致學(xué)評價工作原理？?

AA分組討論.

X.________________I__/__________、J

第14頁

教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)一：科學(xué)史話

【情境】科學(xué)史話：播放電池發(fā)展史視頻。

【過渡】從1800到現(xiàn)在化學(xué)電源經(jīng)歷了翻天覆地的變化，但所有的化學(xué)電源都是原電池的實

際應(yīng)用。

【復(fù)習(xí)回答】原電池的工作原理。

失e,沿導(dǎo)線傳遞,有電流產(chǎn)生

氮化反應(yīng)負(fù)極正極還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液

陰離子陽離子

原電池定義：利用■?化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

設(shè)計意圖：通過化學(xué)電源發(fā)展史體會科學(xué)是不斷發(fā)展變化的，以及我們國家科

技的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

教學(xué)環(huán)節(jié)二：微觀探析

【情境】我們今天就跟隨科學(xué)家的腳步繼續(xù)化學(xué)電源的探索之旅。首先我們來到了1859年,

法國物理學(xué)家普蘭特發(fā)明了鉛蓄電池并沿用到現(xiàn)在。

Pb電極PbO2電極

【活動】觀看鉛蓄電池結(jié)構(gòu)flash動畫。

【任務(wù)】微觀探析：請同學(xué)們書寫以下內(nèi)容。

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電極材料反應(yīng)物電極方程式

負(fù)極

正極

電解質(zhì)

總方程式

PbO2+4H÷+SθJ^+2e-=PbSO4+2H2O

【情境】鉛蓄電池廣泛應(yīng)用在汽車電瓶和電動車上，它充電時有發(fā)生了怎樣的反應(yīng)呢？

【任務(wù)】學(xué)生提煉模型

放電

PliO+Pb+2HSO^=三2PbSd+ZHO

224充電2

/原電池

放電/

化學(xué)能■,4電能

/充電

電解池/

設(shè)計意圖：宏微結(jié)合，

教學(xué)環(huán)節(jié)三：科學(xué)探究

【情境】轉(zhuǎn)眼來到了1887年，酸性鋅鎰干電池問世，但直至1949年堿性鋅銃干電池才被發(fā)明

出來。

【任務(wù)】同學(xué)們用實驗用品：

鋁片、石墨片、MnO2、NHCl溶液、KoH溶液、導(dǎo)線、鱷魚夾、洗臉巾、音樂芯片、

數(shù)字萬用表等。設(shè)計以下兩種鋅錦干電池：

+2+

（酸性）電池1：Zn+2NH4=Zn+2NH3+H2

電極反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)：H2+2Mnθ2=Mn2O3+H2O

（堿性）電池2：Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH

按步驟完成以下內(nèi)容：

16

1、工作原理（書寫電極方程式）

酸性堿性

；JL松-

小生十比六TM2招坤邛卜叫M

2、提煉模型（畫圖）

西交,性植，性

O-

Zn石墨

NH4ciβi≡

3、設(shè)計方案（畫圖）

4、實驗驗證（實驗并記錄）

酸性堿性

音樂芯片不響音樂芯片響起

電壓：約1.1v1也壓穩(wěn)定：約1.4v

17

【教學(xué)評一體化】

設(shè)計意圖：以“行”為先導(dǎo)，以真實熟悉的問題，學(xué)生親自動手制作干電池，落

實知行合一的“行”，使學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題，達到行

而后知，知且行之的學(xué)習(xí)效果，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識、證據(jù)推理

與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。

教學(xué)環(huán)節(jié)四：研究性課題成果分享

【情境】從1800到2022化學(xué)電源的發(fā)展變化傾注了一代代科學(xué)的艱辛與努力，那這些發(fā)展變

化又體現(xiàn)哪些方面呢？請同學(xué)們準(zhǔn)備資料分享研究性課題成果。

鉛蓄電沏

的學(xué)家普蘭

低電極的導(dǎo)?

普電也

【過渡】請同學(xué)們準(zhǔn)備資料分享研究性課題成果。

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發(fā)展方向

ɑ?

【小組1分享】分類

、RM.

MOOI

-----?tlll?

-w?M1?

;一次電池

底定莢引親陋神阱潦涮應(yīng)了解X

"倒唏,苫正？WE稈聊.

二次電池

?s-r反

依電癱鉛戢

蓄電池

【小組2分享】結(jié)構(gòu)、體積和質(zhì)量

酸性鋅錨千電池堿性鋅骨干電池