师：同学们好，今天我们要学的内容是人教版必修2第二章第二节化学能与电能第一课时。首先，让我们看几幅图片，手机、电瓶车、电饭煲，这些都是我们生活中常见的用电器，它们给我们的生活带来了极大的便利。那么，这些用电器所需的电能是如何获得的呢？请同学们说说看。好，我想大家已经有所了解。目前已知的发电方式有火电、水电、核电、风电以及太阳能发电等。这是2019年全国发电量构成占比图，从图中我们可以看到，火电占比约72%，水电占比16%左右，核电和风电分别占约5%，太阳能发电占2%左右。显然，火力发电是生活中电能的主要来源。那么，火力发电的工作原理是怎样的呢？
首先，煤炭通过燃烧将化学能转化为热能，在锅炉中热能又转化为蒸汽能，然后蒸汽能通过涡轮机转化成机械能，机械能再通过发电机最终转化为电能。在此过程中，能量经历了多次转化，难免会有较高损失。据统计，目前火力发电的能量利用效率只有40%左右。我们如何提高能量的利用率，减少转化次数，将化学能直接转化成电能？其实历史上科学家就已经进行了积极的探索。
1780年，意大利教授伽伐尼在一次青蛙解剖实验中意外地发现了生物电。让我们还原一下当时的情境，将解剖后的青蛙悬挂在铜制的钩子上，用锌片接触青蛙腿，请大家观察现象。
生：通过视频，看到青蛙腿在轻微地抖动。这是为什么呢？
师：原来铜片、锌片和青蛙体内的电解质共同作用产生了电流，刺激了青蛙腿部神经。在伽伐尼的启发下，意大利物理学家伏特通过反复实验，终于在1800年发明了伏打电池。图中这个古老的装置就是伏打电池，在电池中铜片、浸有稀硫酸的粗布条、锌片交替叠放，再用导线连接。这个装置能得到电流吗？我们来做个模拟实验。这是一个小风扇，培养皿中叠放了铜片、锌片和浸有稀硫酸的滤纸，这里用浸有稀硫酸的滤纸代替浸有稀硫酸的粗布条。我们能否利用伏打电池的原理让它转起来，让我们拭目以待。
生：小风扇真的转起来了。看来伏打电池的确能够产生电流。
师：利用伏打电池，1807年，英国化学家戴维通过电解发现了钠、钾两种元素。后来他又用相同的方法发现了钙、锶、钡、镁共6种较活泼的金属元素，成为历史上发现元素最多的化学家。同学们，从三位科学家的科研经历中，你受到了哪些启发呢？
生：我们在今后的学习和生活中要像他们一样，善于发现，勤于思考并付诸实践。
师：下面就让我们沿着科学家的足迹，对化学能转化成电能的奥秘一探究竟。我们依据伏打电池构建模型。在伏打电池中，锌片、浸有稀硫酸的粗布条、铜片交替叠放，并用导线相连。在伏打电池工作过程中很难观察到锌片和铜片表面的变化。为了便于观察，我们进行如下改进，将浸有稀硫酸的粗布条改为稀硫酸，将锌片与铜片平行插入其中，再用导线连接并接入电流表。改进的实验装置如图所示。
我们来看一下这个实验。这是一杯稀硫酸，将锌片插入其中。再插入铜片，锌片上有气泡产生，这是为什么呢？这是电流表两级连接导线，先将锌片与电流表的一级相连，观察现象，再将铜片与另一极相连，观察现象。在实验中大家观察到电路接通后，电流表指针发生了明显的偏转，细心的同学还看到了什么呢？这是我在视频中截取的画面，大家再仔细观察，电路接通前锌片上有气泡产生，铜片上无气泡，电流表指针不偏转。而当电路接通后，铜片上有大量气泡产生，电流表指针发生偏转。对于电路接通前的现象，同学们不难理解，因为锌和稀硫酸反应，铜和稀硫酸不反应。但是当电路接通后，铜片上怎么会有气泡产生？难道在这个装置中铜和稀硫酸发生了反应？
生：能不能设计一个实验证明铜片是否参加了反应？
师：是的，善于思考的同学可能想到我们可以利用质量守恒定律，测定反应前后铜片、锌片的质量变化加以探究。这是老师测定的实验数据，锌片测量反应前0.110克，反应后0.059克，反应过程中锌片质量减少，铜片在反应前后质量几乎没有变化。根据刚才的实验结果，我们可以得出结论，铜片没有参加反应，那么电路接通后，铜片上的气泡是怎么产生的呢？我们来分析一下。
当电路接通后，锌失去电子，生成锌离子，所以质量减少。氢离子在铜片上得电子生成氢气，所以铜片上有气泡产生。那么这个过程是怎么发生的呢？我们从微观角度进行解析。电路接通前，锌与稀硫酸直接反应产生氢气。电路接通后，锌失去电子，锌离子进入溶液，电子在外电路沿导线流向铜片，氢离子在铜片表面得电子生成氢气。这样一来在电路中产生了电流，化学能转化成电能。我们把这种化学能转变成电能的装置叫做原电池。原电池工作过程中，锌片失去电子，生成锌离子，锌离子进入溶液，电子在外电路沿导线流向铜片，氢离子在铜片上得电子生成氢气。根据物理学知识，我们知道电流方向与电子流动方向相反，电流流出的一极为电源的正极，所以原电池的负极为锌片，正极为铜片。细心的同学也注意到铜片没有参加反应，那么在该过程中它的作用是什么呢？