4.2原电池和化学电池 第1课时 教学设计 -2026-2027学年高二上学期化学沪科版选择性必修1

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高二 学期 秋季 课题 原电池的工作原理 教学目标 1. 通过构建双液原电池，进一步理解原电池的工作原理，形成原电池的认知模型。 2. 通过实验设计，探究单液原电池与双液原电池的输出电流、输出电压及温度的变化规律，学会根据实验数据等证据素材进行推理分析和批判性思考，并创造性提出新的模型。 3. 结合实验探究的结果，辩证分析单液原电池和双液原电池的优缺点，并结合物理学知识和电池发展的历史，形成对于原电池发展到化学电源的基本历程的认知模型，认识到电池发展中科学家的思维过程，激发对电池研发等科研事业的兴趣，增强社会责任感。 教学重难点 教学重点：双液原电池的工作原理和模型。 教学难点：电池优化发展的思维模型认知。 教学过程 环节一：情境导入，建构议题 【展示】组装原电池，并驱动小风扇转动。 【提问】为何原电池不能让小风扇持久、快速地运转下去？ 【思考】回顾原电池基本原理和构成要素 设计意图：由真实情境出发，产生思维冲突，引发学生思考，激发学生探究的热情。 环节二：实验探究，发现不足 【探究】测定Cu-Zn-CuSO4单液原电池的电流、电压曲线，并观察Zn片电极表面现象。 【提问】为何Cu-Zn-CuSO4单液原电池的电流、电压曲线随时间衰减？Zn片表面为何会有红色固体析出？这二者间有何联系？ 【分析】单液原电池在对外供电时，其电压和电流随时间不断衰减，这是因为在单液原电池中，做还原剂的Zn和做氧化剂的Cu2+仍有直接接触，Cu2+仍然可以在Zn片上得电子而析出，这些析出的Cu覆盖的Zn片的表面，从而与Zn形成若干个微小的原电池，阻碍了锌离子的迁移以及原电池反应的进一步发生，从而使得原电池的内阻增大，电流和电压不断衰减。 从能量转化的角度，发生这部分反应而转移的电子没有流过电路，也就没有转化为电能，而是转化为热而损失。 设计意图：通过数字化实验收集数据和证据，开拓学生视野，使学生思维充分发散；再通过交流和提供的证据将思维聚敛作出合理推断 环节三：建构模型，优化电池 【提问】如何改进Cu-Zn-CuSO4单液原电池？ 【分析】导致Cu-Zn-CuSO4单液原电池电流、电压随时间衰减和能量转化效率低的根本原因在于Zn和CuSO4溶液的直接接触带来的二者的直接反应。因此，若改进该装置，应考虑将Zn和CuSO4溶液隔开，进而构造双液原电池的模型。 【探究】测定双液原电池的电流、电压曲线，并用其驱动小风扇运转。 【分析】通过实验发现，双液原电池的电流和电压曲线随时间不再衰减，但不能驱动小风扇运转。这是由于盐桥的存在，使得离子导体的长度增加、截面积减小，从而导致原电池的内阻增大，电池的输出电流变小。 设计意图：了解科学探究的本质，培养自助分析的科学能力和建构模型的能力；分析双液原电池中形成电流的微观过程，结合示意图归纳总结，进一步认识“氧化剂和还原剂完全隔离”的原电池装置的工作原理，完善知识体系的建构。 环节四：联系实用，完善认知 【展示】归纳总结，了解电池发展历史和现状，从前人的工作中体会电池发展的内在逻辑，即实现化学能与电能的有效转化，感悟科学探究的思维过程。 设计意图：通过对装置优化的分析过程和实验活动，感受基于实验数据设计电池的思路和方法，形成判断、分析、设计原电池的思维模型，体会原电池原理的价值；联系实际，进一步理解科学探究的意义，感受电池发展中的多元选择和优化，增强将化学知识应用于生活的意识。 学科网（北京）股份有限公司 $