4.1.1原电池工作原理 教学设计 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四章·化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池工作原理 教学设计 一、教学内容分析： （一）学科理解分析 1.具体知识点 （1）原电池的工作原理 （2）盐桥的作用 （3）原电池反应方程式的书写 2.思维方式 宏观-微观-符号三重表征 3.思维方法 模型观 实验观 辩证观 变化观 社会观 （二）教材分析 （1）布局 承前启后：：加深了电能与化学能之间的关系，进一步深入能量之间转化以及守恒关系；与本章的后续内容“电解池”形成对立统一的关系，为“金属电化学腐蚀与防护”等知识提供理论基础。 （2）地位 原电池是电化学的基础知识，是物理和化学学科的重要交叉点。是科学理论联系实际，培养学生思维能力和探究能力的好素材；原电池原理与氧化还原反应相关知识、化学反应与能量知识紧密联系，通过认识原电池，理解化学科学与社会/科技和生活的重要联系，是化学基本知识、基本理论与实际生活相结合的最好体现，同时体现了时代性和创新性； 该部分内容在高考中地位非常重要。高考中，在非选择题中其中关于新型电池的原理、电极反应的书写、电解产物的判断以及计算都与该部分“原电池的工作原理”有所关联。因此，该部分内容承担着不仅仅是知识的掌握，同时要求学生学会迁移到同类型的题目，提高知识迁移的能力。 二、学生情况分析 现有知识能力储备 · 已有氧化还原反应方面的知识储备，对于化学反应过程中“电子的转移”有一定的观念认知； · 在必修2中学习了化学能与电能的转化等知识，有一定的电化学知识基础，对原电池有初步的认识，初步掌握单液原电池装置，并具有一定的实验设计能力； · 有一定的观察和描述实验现象的能力，并且具备基础的实验操作能力和科学探究能力。 可能遇到学习困难 知识局限： · 由于旧知识的掌握不牢固或时间太久造成的遗忘，导致无法很好地建立新旧知识的联系； 认知障碍： · 原电池的反应涉及微观状态下粒子的运动，该过程无法直观向学生呈现，学习过程中难以突破认知障碍； · 该模块知识理论性较强，难以与实际生活生产直观联系，在理解上可能存在一定困难； · 将电流产生的原因归结为电极材料存在活泼性差异，且电极材料与电解质溶液要发生反应。 知识能力 · 情境识别能力和知识迁移能力较差，学习方法以机械记忆为主，缺乏知识网络化和具体抽象模型的概括能力； · 学生可能对较晦涩的原理理解不透，仅仅将注意力放在例题，这样不利于融会贯通，导致遇到形式陌生本质一致的题目无法解决。 主观兴趣： 理论知识的深度或繁杂难以理解，学习兴趣缺失，可能造成学习过程中的压抑心理或抵触现象。 三、教学与评价目标 1. 教学目标 1. 通过分析单液原电池存在的问题的不足，提出改进假设，提升发现与探究问题的能力； 2. 能从宏观和微观相结合的视角，总结双液原电池的工作原理，建立双液原电池认知模型； 3. 通过探究实验，比较单液电池和双液电池，体会科学研究对于人类社会可持续发展的重要意义。 2. 评价工具 诊断性评价 1. 教师提问时学生的回答情况及表现，如通过教师展示的单液原电池模型，回忆必修2所学的原电池相关知识（工作条件、原理、方程式书写），诊断学生学情基础； 2. 讨论中学生的表现（是否将理论与实践相结合，是否注意时效性，能否找到并解决问题）； 3. 在进行自主改良原电池的同时，考察学生发现问题、作出假设、提出方案的能力以及协作能力； 4. 通过一些生活应用的迁移提问，诊断学生是否形成完整的双液原电池模型概念。 形成性评价 1. 通过学生课后梳理的关于单液原电池以及双液原电池的原理图，评价学生是否掌握双液原电池的原理及单双液的异同； 2. 通过学生自己内外电路粒子流向图以及两种原电池模型图来评价学生对于本节课难点的把握； 3. 课后作业习题 4、 教学重难点 重点：1.单液原电池装置的改进实验探究； 2.双液原电池的工作原理学习与模型建立； 3.盐桥概念引入与学习。 难点：1.发掘与总结单液原电池的不足； 2.设计双液原电池； 3.盐桥的概念与具体作用； 五、教学过程 环节 师生活动 设计意图 复习回顾 利用原电池装置的判断请学生解释原电池构成的条件，并通过单液原电池装置图回忆工作原理，电子和电流的流向以及正负极的判断，发生的反应、电极方程式的书写，通过练习检测评价学生掌握基础情况。 通过回顾已学知识，加深对原电池的认识。 再探单液原电池 学生先预测锌-硫酸-铜单液原电池现象，老师演示实验，让学生对比实际实验现象，发现锌表面也有红色物质铜的现象，引发思考，提醒学生关注电流表随着时间的变化，电流减弱的惊叹，分析原因，两者有何联系？引导学生从微观角度分析工作原理，寻找导致电流衰弱的原因，可以从以下两个方面给予分析提示： （1）从Cu2+得电子的途径分析； （2）从开路损耗的角度分析。 通过分析学生认识到这是一个低效率的电池，并且不实用。而这源于锌与硫酸铜溶液直接接触的结果。 搭建旧知识与新知识之间连接的桥梁，引起学生的兴趣并引导学生发现单液原电池的不足，并引出双液原电池。 探究双液原电池 通过实验认识到单液原电池的缺点，引导学生思考如何改进装置呢？而这源于锌与硫酸铜溶液直接接触的结果。学生回想课前学习，意识到应该把锌与硫酸铜溶液分开，放在一个不与锌反应的溶液中。探索锌铜单液原电池的改进方案，引导学生合作设计锌铜双液原电池，并实验并观察电流表指针变化。 教师巡视观察，参与活动，适时点拨，鼓励引导 通过改进单液原电池，培养学生实验探究能力和分析解决问题的能力； 以小组讨论的学习方式展开学习，培养学生合作探究精神；为学生架设桥梁，突破难点。为学生提供展示其探究成果的机会，使用不同形式和呈现方式帮助学生构建自己的意义解释和表达。 交流评价 建构模型，认识双液原电池的工作原理 1.解释引入“盐桥”，探讨新装置的优点： （1）提高了能量转换率； （2）化学能不会自动释放； （3）氧化剂和还原剂不直接接触也能发生反应。 建立模型，解释双液原电池中电子流向、电流方向和溶液中离子的移动方向，以及电流形成原因。 将实验现象科学抽象为其原理方程式，从直观的现象到抽象的原理方程式，使学生将二者联系起来、 建立双液原电池的模型 应用模型 迁移新知： 盐桥变膜-认识离子交换膜电池 1. 给出铜与硝酸银的的氧化还原反应，让学生根据反应设计双液原电池，画出装置图并写出电极反应方程式。 2. 通过练习考查学生对双液原电池的工作原理，以及电流形成原因的完整理解。 3. 通过单液原电池和双液原电池原理、优缺点对比。分析双液原电池电流弱的原因？引导学生如何改进？从而引出用离子交换膜代替盐桥。介绍离子交换膜在实际生活生产中应用。 运用所学知识解决实际问题，巩固所学知识。激发学生兴趣，尝试解决现实问题，获得自我效能感。 了解原电池在生活中的运用，将理论联系实际，培养一定的科学观和社会观。 给学生提供验证预期问题的机会，鼓励学生将模型应用到新的情境中 总结归纳 评估反馈 1.课堂结尾教师总结重点难点 2. 师生互评，小组互评 3.布置课后作业 总结课堂重点难点，让学生重新回忆、梳理本节内容，使各部分的知识相互融合形成完整的认知体系 通过相互评价，发现别人和自身存在的问题，进而相互借鉴和学习，养成反思的习惯，逐步提升认知水平和学习能力 7、 板书设计 原电池的工作原理 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $