[电学知识在原电池工作原理讲解中的巧妙运用] 双液原电池工作原理

时间：2019-04-04 03:09:43　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：文章阐述了对原电池工作原理讲解思路的思索，通过物理和化学学科知识的交叉运用，引导学生应用物理上学习过的知识从本质上理解原电池的工作原理和概念。　　关键词：电学知识；氧化还原反应；电流方向
　　文章编号：1008-0546（201２）０6-0085-01　　　　中图分类号：G６３3．8　　　　文献标识码：Ｂ
　　doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０6．０36
　　原电池是公认的教学难点之一，难在何处？笔者认为主要是原电池在工作时，涉及到化学中的氧化还原反应的知识，同时还综合了物理上的电学知识，有明显的物理化学学科知识交叉的特点，这在学生以往的学习中是没有遇到过的，而许多化学教师也并没有认识并把握这一特点，在原电池工作原理的讲解上往往单从氧化还原反应的角度入手来讲，而忽略了物理中电学知识的运用，所以，导致一节课上教师讲的很多，学生却明白的很少，原电池因此成为不少学生学习电化学知识的拦路虎，笔者发现，将物理中一些基本的电化学知识应用于原电池工作原理的分析和讲解中，就如同给学生打开了真正科学认识原电池本质的一扇窗，教师因此也找到了讲解原电池工作原理的突破口。
　　原电池工作原理中涉及到的基础电学知识：
　　１．电流的概念：电荷的定向移动形成电流，电流的方向规定为正电荷的移动方向，而与负电荷的定向运动的方向相反。
　　２．形成电流的条件：在闭合回路中有电荷的定向移动才能产生电流。
　　３．金属导电的原理：在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，所以，金属导体中的电流是电子的定向移动形成的。
　　４．电解质导电的原理：与金属的自由电子导电不同，电解质的导电是在外电场作用下带电离子定向运动形成的，所以电解导电是离子导电，并且电解质导电的结果会引起离子的放电。
　　５．电能的概念：电能是表示电流做多少功的物理量，电能指电以各种形式做功的能力。电流做功的过程就是电能转化为其它形式能量的过程，电能的获得是由各种形式的能量转化而来的，电能属于二次能源。
　　以铜锌原电池为例，将电学知识穿插进来巧妙运用，突破原电池工作原理讲解中的难点。
　　学生实验观察到的重要现象：（１）电流计指针发生偏转，（２）铜片上有气泡生成，（３）溶液仍然为无色。
　　教师引导学生进行实验分析，现象（１）表明导线中有电流产生，现象（２）表明装置中同时在发生着化学反应，引出该装置产生的电能是由化学能直接转化而来的，自然生成原电池的定义。教师根据形成电流的条件，引导学生思索铜锌原电池中首先有一个闭合的回路，这个闭合回路应该是锌片通过导线与铜片连接，铜片通过稀硫酸与锌片连接，其次闭合回路中有电荷定向移动，教师根据金属导电的原理，结合锌片、导线、铜片都是金属，金属导体中的电流是由电子的定向移动形成的，引导学生思索锌片、导线、铜片中电子的流向，是锌片上的电子经导线流向铜片，还是铜片上的电子经导线流向锌片？探究这个问题，教师可以引导学生进行假设推理，假设是铜片上的电子经导线流向锌片，铜必然失电子变成铜离子进入溶液，溶液必变蓝色，而现象（３）表明溶液仍为无色，因此，学生推理得出结论，电子应该是由锌片流出经导线流向铜片，锌失电子变为锌离子进入溶液，电子流向铜片，使铜片带负电，引导学生从异性电荷相互吸引、同性电荷相互推斥这一原理思索溶液中离子的迁移方向，溶液中的氢离子受到带负电的铜片的吸引，向铜片定向移动，并且在铜表面获得电子，变成氢原子，两个氢原子结合成氢分子，所以我们就看到铜片表面有气泡放出，放出的气体为氢气，讲到这里学生对现象（３）恍然大悟。溶液中除了有氢离子，还有大量的硫酸根，硫酸根离子带负电，受到带负电的铜片的排斥，同时，锌片附近锌离子浓度很大，吸引硫酸根，所以硫酸根离子就向锌片移动，锌离子带正电也会受到带负电的铜片的吸引，向铜片移动。电解质溶液导电的本质是离子导电，通过溶液中自由离子的定向移动形成电流。于是由锌片、导线、铜片、稀硫酸组成的整个回路中锌失电子（发生氧化反应）——锌片流出电子——导线——电子流入铜片——氢离子在铜片上得电子（发生还原反应），溶液中阳离子向铜片移动，阴离子向锌片移动。最后引导学生应用电流的方向规定为正电荷的移动方向，而与负电荷的定向运动的方向相反知识，标出整个铜锌原电池中的电流方向，并标出正负电极，总结归纳电极上发生的反应和电池总反应。
　　笔者根据铜锌原电池的构成总结了四句话来简单说明其工作原理：氧化还原分两边，导线连接在中间；电子转移可定向，闭合回路产生电。（旨在辅助学生记忆。）
　　比较将原电池的工作原理用播放ｆｌａｓｈ的方式呈现给学生，这种现代化的方式看似很直接很具体，其实学生未必就能参透其中的玄机，动画中的内容已经超出了学生的认知范围，对学生的思维产生阻碍，所以，播放动画非但不能起到正面的作用，反而带来了很多负面的影响，学生越看越糊涂，越看越觉得原电池的工作原理很抽象、很复杂、很深奥，导致学习后仍然模糊不清。笔者经过大量的资料参阅和研究，结合课堂实践，发现通过电学知识在原电池工作原理讲解中的巧妙运用，课堂上学生思维更加活跃，参与课堂的积极性较高，能够在教师的步步引导下结合自己已学知识逐步建构出新的知识和理论，获得成功的喜悦。因此，笔者认为本篇阐述的原电池工作原理的讲解具有思路流畅、逻辑严密、层层深入、科学性强、理论性强的特点，符合学生的学习心理和思维发展的特点，教学的有效性得到很大的提升，更重要的是学生能够通过原电池理论的学习获得化学学科素养的提高。
　　参考文献
　　［1］李玲，李广洲．原电池示意图教学中的电子转移标注策略［J］．化学教育，２００７，（１２）
　　［2］江建．引入单双线桥法，解析原电池原理［J］．化学教学，２００８，（１０）

相关热词搜索：电学 工作原理 巧妙讲解

[电学知识在原电池工作原理讲解中的巧妙运用] 双液原电池工作原理

最新文章

热门文章