【教學設計二】第一節(jié) 電能的產(chǎn)生

第一節(jié) 電能的產(chǎn)生一、 課標要求1.了解常見電池的結(jié)構(gòu)、性能及使用注意事項，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，提高學生的環(huán)境保護意識。二、教材分析本節(jié)教學包括現(xiàn)部分內(nèi)容：（1）對常見電池的認識（2）常用發(fā)電方式介紹。本章要著重用能量轉(zhuǎn)化的觀點去分析電池和發(fā)電機的工作原理，同時要注重對環(huán)境的不利影響。在常見電池的教學中，重點是讓學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；不要求學生知道各種電池的化學原理；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)電方式的教學重點應該放在各種發(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)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理將在下節(jié)中學習，這里不向?qū)W生介紹。重點：（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：常見干電池的的結(jié)構(gòu)及性能。三、課時安排：一課時四、教學準備：各種類型的電池實物、模型及其掛圖、水果電池器材（西紅柿、銅片、鋅片、耳機和導線）、示波器五、教學設計：引言：同學們，當你看到夜晚明亮的街燈、電視機屏幕上絢麗的畫面、收音機中播放出悠揚的音樂、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？教學內(nèi)容教師活動學生活動備注一、 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)電機等。討論、交流、回答本堂課要求學生積極參與，教師要調(diào)動學生的積極性，讓學生積極討論、交流、回答，所有板書由學生完成二、 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)合學生回答出示各種電池的模型、實物及掛圖，并進行講評。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，在使用時應注意什么問題？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、。做練習題學生小結(jié)引導學生對本節(jié)進行總結(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、板書設計：第一節(jié) 電能的產(chǎn)生一、 電源包括：電池和發(fā)電機二、 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（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、教學反思：八、教學參考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，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，國際上已有專門機構(gòu)回收氧化錳鎳鎘和鉛酸電池。例如非盈利機構(gòu)RBRC公司 。3. 什么是電池的爆炸？預防電池爆炸？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，采用下述條件實驗。將一網(wǎng)罩住實驗電池，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，如果實驗無固體部分通過網(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)過了嚴格的測試,且電池和充電器內(nèi)都有沖放電保護裝置,所以即使電池或充電器其中有一個失去了保護性能,另外一個還同樣可以保護您的電池不會過充,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、跌落試驗、震動試驗、高低溫循環(huán)等環(huán)境試驗，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。電池記憶效應是指電池的可逆失效，即電池失效后可重新回復的性能。記憶效應是指電池長時間經(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，而燒結(jié)式電池有記憶效應。而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應定義的約束。因為現(xiàn)代鎳鎘電池工藝的改進，上述的記憶效應已經(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的綜合影響，而鎳氫電池則只受“晶格化”記憶效應的影響，而且影響較鎳鎘電池的為小。 在實際應用中，消除記憶效應的方法有嚴格的規(guī)范和一個操作流程。操作不當會適得其反。 對于鎳鎘電池，正常的維護是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環(huán))進行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié)，英文稱之為exercise)，平常使用時盡量用光電池或用到關(guān)機等手段可以緩解記憶效應的形成，但這個不是exercise，因為儀器(如手機)是不會用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機的，必須要專門的設備或線路來完成這項工作，幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能。 對于長期沒有進行exercise的鎳鎘電池，會因為記憶效應的累計，無法用exercise進行容量回復，這時則需要更深的放電，老外稱(recondition)，這是一種用很小的電流長時間對電池放電到0.4V每節(jié)的一個過程，需要專業(yè)的設備進行。對于鎳氫電池，exercise進行的頻率大概每三個月一次即可有效的緩解記憶效應。因為鎳氫電池的循環(huán)壽命遠遠低于鎳鎘電池，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，因為電池的使用壽命無謂的減短了。 (2)建議2:用一個電阻接電池的正負極進行放電是不可取的，電流沒法控制，容易過放到0V，甚至導致串聯(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,提供使用的時間越長.拋開體積和重量的因素，當然容量越高越好。但是同樣的電池型號,標稱容量(比如600mAh)也相同,實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。實際情況可能是容量高的是因為電極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時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，卻也有標超高容量的(1600mAh)，道理也是一樣。提高容量的代價就是犧牲循環(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。這是因為鎳鎘電池存在記憶效應，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，當電池耗至還有50%的電量時，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。因此，鎳鎘電池在充電前應先放電，以防止記憶效應。不過放電不應放凈，一般放到略小于1伏即可。3. 交流電與直流電大戰(zhàn)。19世紀末，在愛迪生（18471931）的推動下，直流電已經(jīng)有了相當廣泛的應用。不過在實用中，直流電存在很大缺點：不僅花費大量的銅線，而且不能作遠距離輸電，每平方英里地區(qū)，需要一個單獨的發(fā)電機供電，很不經(jīng)濟。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)點是可以用細導線實現(xiàn)遠距離送電。但是，這種既經(jīng)濟以科學的方案一提出，立即遭到愛迪生的強烈反對。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。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學習是一件快樂的事情，大家下載后可以自行修改