【教學(xué)設(shè)計(jì)二】第一節(jié) 電能的產(chǎn)生

第一節(jié) 電能的產(chǎn)生一、 課標(biāo)要求1.了解常見電池的結(jié)構(gòu)、性能及使用注意事項(xiàng)，在生活中能根據(jù)需要選擇合適的電池。2.了解目前常用的幾種發(fā)電方式中能量的轉(zhuǎn)化過程、開發(fā)利用的可持續(xù)發(fā)展情況。3.了解各種電池和火力發(fā)電方式存在環(huán)境污染，提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識。二、教材分析本節(jié)教學(xué)包括現(xiàn)部分內(nèi)容：（1）對常見電池的認(rèn)識（2）常用發(fā)電方式介紹。本章要著重用能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)去分析電池和發(fā)電機(jī)的工作原理，同時(shí)要注重對環(huán)境的不利影響。在常見電池的教學(xué)中，重點(diǎn)是讓學(xué)生了解常見的干電池、蓄電池、太陽電池和燃料電池的能量轉(zhuǎn)化特征，以及它們的主要結(jié)構(gòu)；讓學(xué)生知道干電池和蓄電池能夠造成環(huán)境污染，不要隨便拆開或亂丟棄；不要求學(xué)生知道各種電池的化學(xué)原理；也可以不向?qū)W生介紹干電池中有關(guān)鋅錳電池、鎳鎘電池、鋰電池和銀鋅電池等之間的結(jié)構(gòu)差異。常用發(fā)電方式的教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)該放在各種發(fā)電方式中有關(guān)能量轉(zhuǎn)化過程、影響可持續(xù)發(fā)展的因素，以及是否存在環(huán)境污染隱患等內(nèi)容的介紹，發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理將在下節(jié)中學(xué)習(xí)，這里不向?qū)W生介紹。重點(diǎn)：（1）常見干電池、蓄電池、太陽電池和燃料電池的能量轉(zhuǎn)化特征和對環(huán)境的影響；（2）各種發(fā)電方式中有關(guān)能量轉(zhuǎn)化過程、影響可持續(xù)發(fā)展的因素，以及是否存在環(huán)境污染隱患等內(nèi)容。難點(diǎn)：常見干電池的的結(jié)構(gòu)及性能。三、課時(shí)安排：一課時(shí)四、教學(xué)準(zhǔn)備：各種類型的電池實(shí)物、模型及其掛圖、水果電池器材（西紅柿、銅片、鋅片、耳機(jī)和導(dǎo)線）、示波器五、教學(xué)設(shè)計(jì)：引言：同學(xué)們，當(dāng)你看到夜晚明亮的街燈、電視機(jī)屏幕上絢麗的畫面、收音機(jī)中播放出悠揚(yáng)的音樂、電飯鍋煮出香噴噴的米飯，是否想到這些現(xiàn)象都與電有關(guān)，那么你知道電能是從哪里來的呢？教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動備注一、 電源1.提出問題：我們已經(jīng)知道，電源提供電壓，而電壓形成電流，你知道常見的電源有哪些嗎？回答：干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等。討論、交流、回答本堂課要求學(xué)生積極參與，教師要調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生積極討論、交流、回答，所有板書由學(xué)生完成二、 電池1. 你見過的干電池有哪些？請列舉出來。并說出它們的用途。2. 教師結(jié)合學(xué)生回答出示各種電池的模型、實(shí)物及掛圖，并進(jìn)行講評。3. 請說出干電池、蓄電池、太陽電池及燃料電池在使用過程中的能量轉(zhuǎn)化。4. 你聽說過水果電池嗎？怎樣可以制成水果電池，請同學(xué)們利用桌上的器材做一做。5. 電池給人們生活帶來了方便，在使用時(shí)應(yīng)注意什么問題？6. 直流電與交流電有什么區(qū)別？教師通過示波器演示交流電與直流電波形情況。討論、交流、回答學(xué)生觀看掛圖，回答問題，討論、交流、回答討論、交流、回答動手、動腦、交流討論、交流、回答討論、交流、回答三、發(fā)電機(jī)7. 目前常用的發(fā)電方式有哪些？8. 請說出常用發(fā)電方式中的能量轉(zhuǎn)化是怎樣的？9. 從對環(huán)境的影響來看，分析常用發(fā)電方式的利與弊。10. 請列出你所知道的新型發(fā)電方式。討論、交流、回答討論、交流、回答討論、交流、回答討論、交流、回答課堂練習(xí)1.下列電池：（1）鋅錳電池（2）鎳鎘電池（3）鋰電池（4）銀鋅電池，其中屬于干電池的是。2.目前常見的發(fā)電方式中有火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電等，請從中選出一種，分析其能量轉(zhuǎn)化過程，完成下列空白。發(fā)電方式能量轉(zhuǎn)化過程：能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為能。（只填能量的形式）3.目前常用的發(fā)電方式有、等，正在研究的發(fā)電方法有、。做練習(xí)題學(xué)生小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)進(jìn)行總結(jié)，歸納知識。小結(jié)本節(jié)課外作業(yè)上網(wǎng)或查閱有關(guān)資料了解新型電池和發(fā)電方式。課外調(diào)查六、板書設(shè)計(jì)：第一節(jié) 電能的產(chǎn)生一、 電源包括：電池和發(fā)電機(jī)二、 電池：（一）種類：（1）干電池：鋅錳電池、鎳鎘電池、鋰電池、銀鋅電池等。（2）蓄電池（3）太陽電池（4）燃料電池（二）能量轉(zhuǎn)化（三）對環(huán)境的影響：三、發(fā)電機(jī)（一）發(fā)電方式：火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電（二）能量轉(zhuǎn)化：（三）對環(huán)境的影響：（四）新型發(fā)電方式：七、教學(xué)反思：八、教學(xué)參考1. 常見的電池有哪些？（1）干電池carbon-zincdry batteries （2）堿錳電池alkaline （3）一次性電池manganese batteries) primary batteries （4）鋰電池lithium batteries （5）鉛酸電池lead batteries （6）化學(xué)電池（7）二次電池（8）鎳鎘電池(Ni-Cd ) chemical batteries (secondary batteries （9）鎳氫電池Ni-MH （10）鋰離子電池Li-ion 其它還有：燃料電池fuel cell ，物理電池physical energy ，太陽電池solar cellbatteries.2. 電池對環(huán)境有什么影響？現(xiàn)今幾乎所有電池均不含汞，但重金屬仍然是汞電池，可充電鎳鎘電池，鉛酸電池的必要組成部分。如果處置不當(dāng)，且數(shù)量較多的話，這些重金屬將對環(huán)境產(chǎn)生有害的影響。目前，國際上已有專門機(jī)構(gòu)回收氧化錳鎳鎘和鉛酸電池。例如非盈利機(jī)構(gòu)RBRC公司 。3. 什么是電池的爆炸？預(yù)防電池爆炸？電池內(nèi)的任何部分的固態(tài)物質(zhì)瞬間排出，被推至離電池25cm以上的距離，稱為爆炸。判別電池爆炸與否，采用下述條件實(shí)驗(yàn)。將一網(wǎng)罩住實(shí)驗(yàn)電池，電池居于正中，距網(wǎng)罩任何一邊為25cm。網(wǎng)的密度為6-7根/cm，網(wǎng)線采用直徑為0.25mm的軟鋁線，如果實(shí)驗(yàn)無固體部分通過網(wǎng)罩，證明該電池未發(fā)生爆炸。大家不要一聽到電池會爆炸,就對鋰電池產(chǎn)生恐懼感.其實(shí)只要你使用的產(chǎn)品(包括電池和充電器)是合格的產(chǎn)品,就不會存在這樣的問題.合格的產(chǎn)品出廠之前都經(jīng)過了嚴(yán)格的測試,且電池和充電器內(nèi)都有沖放電保護(hù)裝置,所以即使電池或充電器其中有一個失去了保護(hù)性能,另外一個還同樣可以保護(hù)您的電池不會過充,也就不會發(fā)生充電爆炸的現(xiàn)象.即使電池和充電器的保護(hù)裝置都失效,如果您注意到電池很發(fā)燙,立即停止充電并送專業(yè)人員檢查,也會避免這種現(xiàn)象發(fā)生.迪格浦電池出廠前都要經(jīng)過充放電試驗(yàn)、跌落試驗(yàn)、震動試驗(yàn)、高低溫循環(huán)等環(huán)境試驗(yàn)，確保產(chǎn)品在不同的環(huán)境，受到不同的環(huán)境影響都能夠性能穩(wěn)定。更不會發(fā)生爆炸的現(xiàn)象。4. 識記憶效應(yīng)。電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復(fù)的性能。記憶效應(yīng)是指電池長時(shí)間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后，自動保持這一特定的傾向。這個最早定義在鎳鎘電池。鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng)，而燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng)。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應(yīng)定義的約束。因?yàn)楝F(xiàn)代鎳鎘電池工藝的改進(jìn)，上述的記憶效應(yīng)已經(jīng)大幅度的降低，而另外一種現(xiàn)象替換了這個定義，就是鎳基電池的“晶格化”。通常情況鎳鎘電池受這兩種效應(yīng)的綜合影響，而鎳氫電池則只受“晶格化”記憶效應(yīng)的影響，而且影響較鎳鎘電池的為小。 在實(shí)際應(yīng)用中，消除記憶效應(yīng)的方法有嚴(yán)格的規(guī)范和一個操作流程。操作不當(dāng)會適得其反。 對于鎳鎘電池，正常的維護(hù)是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環(huán))進(jìn)行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié)，英文稱之為exercise)，平常使用時(shí)盡量用光電池或用到關(guān)機(jī)等手段可以緩解記憶效應(yīng)的形成，但這個不是exercise，因?yàn)閮x器(如手機(jī))是不會用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機(jī)的，必須要專門的設(shè)備或線路來完成這項(xiàng)工作，幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能。 對于長期沒有進(jìn)行exercise的鎳鎘電池，會因?yàn)橛洃浶?yīng)的累計(jì)，無法用exercise進(jìn)行容量回復(fù)，這時(shí)則需要更深的放電，老外稱(recondition)，這是一種用很小的電流長時(shí)間對電池放電到0.4V每節(jié)的一個過程，需要專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行。對于鎳氫電池，exercise進(jìn)行的頻率大概每三個月一次即可有效的緩解記憶效應(yīng)。因?yàn)殒嚉潆姵氐难h(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鎳鎘電池，幾乎用不到recondition這個方法。 (1)建議1:每次充電以前對電池放電是沒有必要，而且是有害的，因?yàn)殡姵氐氖褂脡勖鼰o謂的減短了。 (2)建議2:用一個電阻接電池的正負(fù)極進(jìn)行放電是不可取的，電流沒法控制，容易過放到0V，甚至導(dǎo)致串聯(lián)電池組的電池極性反轉(zhuǎn)。 1. 電池容量越高越好嗎 ？不同型號(特別是不同體積)的電池,他的容量越高,提供使用的時(shí)間越長.拋開體積和重量的因素，當(dāng)然容量越高越好。但是同樣的電池型號,標(biāo)稱容量(比如600mAh)也相同,實(shí)際測的初始容量不同:比如一個為660mAh，另一個是605mAh,那么660mAh的就比605mAh的好嗎。實(shí)際情況可能是容量高的是因?yàn)殡姌O材料中多了增加初始容量的東西，而減少了電極穩(wěn)定用的東西，其結(jié)果就是循環(huán)使用幾十次以后，容量高的電池迅速容量衰竭，而容量低的電池卻依然堅(jiān)挺。許多國內(nèi)的電芯廠家往往以這個方式來獲得高容量的電池。而用戶使用半年以后待機(jī)時(shí)間卻是差得一塌糊涂。民用的那些AA鎳氫電池(就是五號電池),一般是1400mAh，卻也有標(biāo)超高容量的(1600mAh)，道理也是一樣。提高容量的代價(jià)就是犧牲循環(huán)壽命,廠家不在電池材料的改性上下文章,是不可能真正“提高”電池容量的。2. 給電池充電是否要先放掉剩余的電 ?一般情況下，我們使用的電池有：鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鎘電池和小型密封鉛蓄電池。其中只有鎳鎘電池需要在充電前先行放電。這是因?yàn)殒囨k電池存在記憶效應(yīng)，通常我們所使用鎳鎘電池不會把電用凈，如果我們長期對還有50%殘存電量的電池進(jìn)行充電，就會使電池極板深處的活性物質(zhì)鈍化，電池就會記住這些電量。這樣，當(dāng)電池耗至還有50%的電量時(shí)，極板深處的充電物質(zhì)便不能轉(zhuǎn)化為電能釋放出來，這是電壓就會突然下降，當(dāng)然電器也就無福消受這些電量了。我們把這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。因此，鎳鎘電池在充電前應(yīng)先放電，以防止記憶效應(yīng)。不過放電不應(yīng)放凈，一般放到略小于1伏即可。3. 交流電與直流電大戰(zhàn)。19世紀(jì)末，在愛迪生（18471931）的推動下，直流電已經(jīng)有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。不過在實(shí)用中，直流電存在很大缺點(diǎn)：不僅花費(fèi)大量的銅線，而且不能作遠(yuǎn)距離輸電，每平方英里地區(qū)，需要一個單獨(dú)的發(fā)電機(jī)供電，很不經(jīng)濟(jì)。出生于克羅地亞的發(fā)明家特斯拉（18561943）考慮采用交流電來代替直流電。交流電系統(tǒng)使用高電壓、小電波供電，然后利用變壓器調(diào)節(jié)電流、電壓，來適合用戶需要。它的突出優(yōu)點(diǎn)是可以用細(xì)導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離送電。但是，這種既經(jīng)濟(jì)以科學(xué)的方案一提出，立即遭到愛迪生的強(qiáng)烈反對。出于競爭的需要，愛迪生聲稱采用交流電比用直流電危險(xiǎn)得多。為了證明交流電的安全性，特斯拉特地制作了一個“特斯拉線圈”。它是由一個感應(yīng)圈、兩個大電容器和一個初級線圈僅幾圈的互感器組成。這種裝置可以產(chǎn)生頻率很高的高壓電流，不過這種高壓電的電流很小，對人體還會產(chǎn)生顯著的生理效應(yīng)。特斯拉在一次記者招待會上，讓交流電從“特斯拉線圈”通過自己的身體，點(diǎn)亮了電燈，甚至還熔化了電線。在場的記者個個目瞪口呆，取得了極大的宣傳效果。7學(xué)習(xí)是一件快樂的事情，大家下載后可以自行修改