生活中的科學現象及其原理

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生活中的科學現象及其原理范文第1篇

本項目在期望學生從生活現象認識化學原理的同時，也能夠讓學生感受到平凡事物中的神奇奧妙。這些神奇之處即使對于教師而言或許司空見慣，但未必留心觀察過，用心思考過。除了常規教學中關注的“知識要點”，還能從教材中發現許多讓人驚異和感嘆之處。下面擷取三例，與讀者分享。鑒于篇幅限制，以下三例主要是提出問題，不作回答，旨在啟發讀者思考。

1.從蠟燭燃燒現象可以提出哪些科學問題？

1860年圣誕，偉大的科學家法拉第以“蠟燭的故事”為題為青少年朋友連續開展了六場專題報告，深入探討了蠟燭燃燒的原因、蠟燭火焰的形狀、火焰的顏色等一系列問題，并由此擴展到許多物理、化學和生物的基本概念。此后，關于蠟燭火焰的溫度、光譜、成分的研究以及微重力條件下的蠟燭燃燒實驗，進一步拓展了人們對燃燒的認識，從而也大大增強了這一教學內容的趣味性和時代性。就蠟燭燃燒這樣一個常見的現象，都可以提出哪些科學問題？對這些問題我們都能給出合理的解釋嗎？表1列舉了一些基于蠟燭燃燒顯現提出的科W問題。

上述問題是豐富多樣的，而且可以承載核心科學概念的教學。其中不乏我們司空見慣的現象，但平時并沒有留意和質疑，當追問起來的時候還真不知道該如何解釋。由此思考：如何能夠提出更多的科學問題？是否有可供教學借鑒的方法和策略？

2.如何證明氧氣支持燃燒？

對于初中學生而言，通過小學科學的學習以及結合生活經驗，都知道氧氣支持燃燒。這一認識將在初中化學中進一步深化，即認識燃燒是可燃物與空氣中的氧氣發生的化學變化。針對這一教學內容，有沒有追問過：空氣中含有氧氣、氮氣等多種成分，氧氣約占空氣總體積的21%，氮氣約占78%，其他成分約占1%。為何我們直接得出結論是氧氣發揮的作用呢？根據可燃物在空氣中的燃燒現象，可以猜想是氧氣發揮作用，也可以猜想是氮氣發揮作用。如何才能證明是空氣中的氧氣支持燃燒呢？

直述結論的教學往往是簡單的，但是要體現科學推理的過程，這個問題似乎就不太好回答。首先需要做一個簡化的處理，忽略其他含量很低的成分對燃燒的影響，那么氧氣和氮氣就是我們要探究的兩個影響因素（變量）。要說明某一成分是否支持燃燒，可用這種成分的純物質來進行實驗，以消除其他因素的影響，證明氧氣可以支持燃燒。當然，還需要實驗證明可燃物在其他成分氣體（氮氣）中無法燃燒。兩條證據相互匹配，才能得出結論。這個過程中就運用了控制變量、推理論證等思維方法。由此設想，這樣是否更加體現化學作為一門科學的理性之美？是否更能夠提升學生的批判意識和思維能力？若如此，如何將這一科學發現過程轉化為教學活動呢？

3.燃具的設計中有哪些科學原理？

此處的“燃具”一詞，既包括實驗用的加熱裝置，也包括生活、生產中真實的燃燒反應所發生的場所。首先從酒精燈和蠟燭的對比談起，觀察會發現它們既有相似點又有不同點。相同點例如蠟燭和酒精燈都需要燈芯，不同點例如酒精燈的燈芯鑲嵌在陶瓷柱里，而蠟燭的燭芯卻直接佇立在蠟中。為什么這樣設計？陶瓷柱只是簡單的固定燈芯嗎？實驗室還會用到酒精噴燈，若比較酒精燈與酒精噴燈的結構、燃燒的現象，也完全不同。它們的工作原理存在哪些差異？

家庭使用煤作燃料，一般不直接燒煤塊，而是將煤粉、黃土、水按照適當的比例攪拌均勻，擠壓成球形或蜂窩狀，曬干后得到煤球或蜂窩煤。為什么需要對“可燃物”做這樣復雜的加工？煤球爐的進風口在下部，其結構為何這樣設計？為了更好地提高煤燃燒的效率，提高加熱的溫度，在生活中和生產中都采用了哪些技術改進手段？

與煤相比，另一種常見的燃料――天然氣的使用和調控方式與煤有何不同？家里的燃氣灶的結構是怎樣的？每個部位具有怎樣的功能？燃氣灶的發展、進步得到了哪些技術支撐？借助了哪些科學原理？

二、項目的結構設計

項目學習實驗教材一方面落實課程標準以及當前教學對于燃燒的常規要求，另一方面融入上述常見且熟悉的但很少究其原理的科學技術問題，進行項目的整體設計，使學生能夠體會平凡事物中科學原理之奧妙，以期達到以下目標：a.通過探究常見可燃物的燃燒過程，讓學生初步認識物質燃燒所發生的化學變化，認識氧氣在燃燒中發揮的作用，認識燃燒、緩慢氧化和爆炸發生的條件，了解防火滅火、防范爆炸的措施。b.通過探究常見燃料的燃燒現象及其在真實生活中的應用形式，讓學生認識燃燒的條件和調控方式，能夠評估使用這些燃料對環境的影響，知道如何選擇對環境污染較小的燃料。c.通過對燃燒原理、規律的探究以及設計未來的燃料，讓學生初步體驗科學探究和項目研究的過程與方法。

1.本項目的核心任務和活動拆解。

本項目將“探索燃燒的奧秘”拆解為項目導引和3個任務。從知識線索的角度，項目導引主要承載物理變化與化學變化的知識。任務1“燃燒是如何發生的”主要承載可燃物與氧氣的反應、著火點。任務2“如何調控燃燒”主要承載燃燒的完全程度、二氧化碳不支持燃燒。任務3“未來的燃料是怎樣的”主要承載燃燒過程中的物質轉化、傳統及新型燃料。項目導引與3個任務均通過設置系列活動來支持教學活動的展開。（見表2）

2.項目成果及完成進度的規劃。

通過一系列項目學習活動，最終形成項目成果或項目作品，是項目學習的重要特點。在本項目中，學生通過探索燃燒的奧秘、分析生產生活中調控燃燒的技術方法，調查燃料的變遷并分析其中的原因，并在此基礎上展望和設計未來的燃料。在項目完成時，學生需要撰寫一份與“展望和設計未來的燃料”話題有關的研究報告，并繪制海報或制作PPT，進行展示。這樣可培養學生對整個項目學習過程進行梳理總結、反思提煉的能力，以及展示表達能力。為了監控和推進項目進程，每個任務之后都設置了“檢查進度”欄目，提出指向項目成果的階段性要求。

任務1檢查進度：為了能更好地評價和篩選未來的燃料，通過調查活動對可供選用的燃料做一個系統的梳理。包括燃燒的應用形式、涉及的物質及反應、燃燒的裝置、燃燒的調控、燃燒的失控及其避免等。

任務2檢查進度：進一步調查、梳理和比較不同燃料的差異。包括家用燃料的變遷，我國不同地區主要使用的燃料，以及多角度對不同的燃料進行比較和評價等。

任務3檢查進度：從“探索燃燒的奧秘”“燃燒調控中的技術思路”“燃料的變遷”或“設計未來的燃料”等幾大主題中，選一個合適的角度，小組合作完成一份研究報告。

三、項目的突出特色及教學建議

本項目的設計以生動有趣的實驗探究活動為主體，素材選取密切聯系學生的生活實際，并融入許多相關技術工程教育要素，同時注重過程方法目標的落實，突出用聯系的視角來看化學問題和技術問題。在認識燃燒現象、氧氣性質的同時，幫助學生形成對物質、元素、元素守恒、化學式的認識，培養學生的技術意識、技術理解與技術設計能力。

1.借助基本觀念形成結構化認識，注重基本方法的落實。

本項目作為項目學習實驗教材的第一個項目，期望幫助學生體會化學的基本觀念和基本方法，這些基本觀念和方法將在后面的學習中反復應用，螺旋發展，逐漸深化。基本觀念包括從物質變化的角度認識變化，實驗現象、物質變化、能量變化和反應條件是認識化學變化的重要視角，從元素和元素守恒的角度認識物質及其發生的反應，等等。本項目的探究問題、知識內容及其基本觀念之間的關系可以用圖1表示，形成一個體系，幫助學生形成結構化的認識。基本方法包括進行有序的實驗觀察的方法，用科學語言描述實驗現象的方法，對實驗現象進行歸納、分類的方法，對于復雜問題進行簡化處理和實驗設計中變量控制的方法，通過因素分析探索反應發生的條件以及對反應條件的調控，調查和資料檢索的過程與方法，信息提取和加工、基于C據進行對比分析推理判斷的方法，等等。教學中應思考如何外顯和落實這些基本觀念和基本方法。

2.以活動為載體，課內外活動相結合。

本項目精心設計了一系列的演示實驗和學生探究實驗，教學中應創造條件將這些實驗落到實處，不僅可以調動學生的學習興趣，同時可以給學生呈現豐富的直接經驗，幫助學生理解和認識抽象的化學變化和原理。此外，還設置了一系列課內與課外相結合的實踐活動。例如，借助網絡進行信息檢索，訪談家人、長輩，對各種燃料及其保存、運輸和使用器具構造的調查與觀察，對學校、小區消防設施的調查及逃生路線的設計、滅火和逃生模擬訓練，等等。本項目教學的課時為課上課時與課下課時打通使用，教學中應對這些實踐活動做有效規劃，讓學生在課上或課下有效開展，在課上做有效交流匯報，使其成為項目學習的重要環節。

生活中的科學現象及其原理范文第2篇

[關鍵詞] 化學教學 化學與生活實踐感性認識與理性思考

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，也是一門起始學科。在化學教學中引入生活的實例能更充分地體現化學這一門學科的特點。通過化學教學和生活中化學知識的結合，可進一步提高學生的學習興趣，使化學理論知識從無形到有形，同時通過對所學知識在生活中的應用，還會擴展學生的知識面，提高學生的實際應用能力。

一、生活中處處有化學

在我們的生活中，幾乎處處都有化學，在課堂教學中要充分加以利用。比如，吃水果可以解酒。這是因為，水果里含有機酸，而酒里的主要成分是乙醇，有機酸能與乙醇相互作用而形成酯類物質從而達到解酒的目的。在講到酯化反應時就可以提及這一點，讓他們覺得這個知識離我們并不遠，而且很有用。再比如，打開碳酸飲料的瓶子會有氣泡冒出。原因是，人們在制汽水時常用小蘇打（碳酸氫鈉）和檸檬酸配制，當把小蘇打與檸檬酸混溶于水中后它們之間發生反應，生成二氧化碳氣體，而瓶子已塞緊，二氧化碳被迫呆在水中，當瓶塞打開后，外面壓力小了，二氧化碳氣體便從水中逸出，形成氣泡翻騰的景象。這個現象是學生們熟悉的，在教學中引用會使學生體會到物理變化和化學變化解釋生活中的現象的樂趣。興趣被激發了，求知欲產生了。還有，照相用的膠卷上涂著薄薄的一層乳膠，里面均勻地布滿了溴化銀微粒。溴化銀有淡淡的黃色，對光線非常敏感。照相機的快門一開，光線就透過鏡頭，照到膠卷上。有一小部分溴化銀迅速分解，變成了黑顏色的銀顆粒和溴。通過老師的講解這一神奇的過程不再那么令人匪夷所思了。還有最早的墨水是染料的水溶液。這種墨水寫出字來，沾水滲化，容易褪色，不能經久保存。后來，化學家發現，五倍子等植物里含有的鞣酸和鐵離子生成的黑色物質鞣酸鐵可以牢牢地粘附在紙、布等纖維上，形成字跡，還永不褪色。日常生活中處處都有化學，如果教師有意識地加強化學知識在日常生活中應用的教學，學生應用已掌握知識并利用它去了解、解決一些生活中遇到的問題，會使學生為自己能夠解決這些問題而高興，尤其在周圍的人不懂得這些時，更會產生一種自豪感，無形中極大地提高了學生學習化學的興趣。

二、理論知識需要到生活中去實踐

實踐出真知，課堂上講述的理論知識不防讓學生在生活中去實踐。

食用醋是廚房里最常用的調味品，氣味和味道是大家所熟悉的。但人們在烹飪排骨和魚頭時，為什么常常加一點醋，使味道更鮮美，更利于人體對鈣質的吸收？食用醋為什么不宜用金屬炊具盛裝？這時就可以指導學生做家庭小實驗來解決這個問題。首先將適量的醋倒入有水垢的開水瓶中浸泡一段時間后，觀察瓶底水垢的變化。會看到水垢溶解。然后將少量的堿面加入到適量醋中，觀察現象。會看到有氣泡產生。

現象解釋：CaCO3＋H+Ca2++H2O+CO2

CO32-+2H+H2O+CO2

食用醋含有酸即醋酸，排骨和魚頭中含有不溶性的碳酸鈣，不溶性的碳酸鈣與醋酸反應后生成了可溶性鈣離子，便于人體吸收，因此提高了排骨和魚頭的營養價值。鐵鋁制品的金屬炊具，若用來盛裝醋或烹煮醋制品，酸會和金屬反應會腐蝕金屬。在家庭小實驗中，學生必須自己動手操作，觀察實驗對象，作好記載這樣學生會在不斷地生活實踐中學會探究，同時也能提高學生化學實驗的基本技能。

利用家庭現有的化學物質，可以設計出很多小實驗。如：為什么腌制食物可以保存較長時間？可以設計如下實驗：將一個蘿卜一段挖空，盛進適量的食鹽水，過一會兒，會發現液面上升，溶液量增多。在此基礎上解釋滲透原理，指導學生探討家庭中常用腌制方法保存食品的原因——生物的生存離不開水，食鹽腌制原理是用食鹽吸收掉生物細胞里水而達到殺死微生物的效果，所以醫學上常用食鹽做消毒劑，這樣可讓學生學會探究并發散思維。

學生常用于蒸飯的鋁飯盒，長期盛裝酸堿性物質，飯盒的使用壽命會縮短。飯盒用久了會發灰，若用它蒸煮干竹筍，會使其而目一新，究其原因是：竹筍中有生物堿，金屬鋁及其氧化物既可于酸反應，又可與堿反應的原因。

即：Al2O3＋H+——Al3++H2O（變白變新）

所以用酸菜炒竹筍可以去掉竹筍澀味的原因，也就是酸堿中和原理在日常生活中的運用。

三、用生活中的感性知識激發學生的理性思考

學生從生活中可以更多地擷取化學知識的感性材料，激發學生對化學的理性思考，充分認識化學在生活中的意義。

有時水結冰而菜湯和酒不結冰；做饅頭加堿和成面團，經發酵蒸熟后會使饅頭疏松多孔，如何將著火的油鍋熄滅，如何防止菜刀生銹，為什么說“蓬材火焰高”？為什么剩飯會變餿？為什么洗衣粉、洗滌劑能去污？漂白粉為什么能漂白？

采石工人采下白色或青色的石灰石，運到石灰窖中鍛燒后變成白色的固體，這種白色固體遇水放熱后變成白色的粉末。這就是熟石灰的燒制過程。用于謙的話說：“千錘萬擊出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間”。

其化學原理為：

石灰石CaCO3（高溫）CO2+CaO(生石灰)

CaO＋H2O——Ca(OH)2（熟石灰）

播種季節，農民們在忙著施化肥，噴農藥，在噴撒的農藥中有殺蟲劑，除草劑，有生長劑等等，它們都是化工產品。尿液是肥的，因為它含有尿素即含有氮元素；草木灰也是肥，因為它含有碳酸鉀。草木灰是不能淋雨的，否則它會失去肥效，因碳酸鉀易溶于水，會隨雨水淌走。草木炭是不宜于銨態肥混合施用，否則也會失去肥效。

其化學原理是：草木炭是堿性，即OH-+NH4+――H2O＋NH3。農民們也常常用熱石灰來改良酸性土壤，這是酸堿中和原理在農民們手中的運用。

生活中的科學現象及其原理范文第3篇

【關鍵詞】化學知識 生活實踐 緊密聯系 學以致用

【中圖分類號】G646 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）06（a）-0099-01

化學是人類在長期的社生產生活實踐中發展起來的，它與人類的生產生活和社的發展息息相關。人類之衣、食、住、行、用無不與化學所掌管之成百化學元素及其所組成之萬千化合物和無數的制劑、材料有關。現行化學新教材內容的設計盡量貼近了生活實際，甚至手中的一張紙，呼出的一口氣都成了學生的研究學習對象，這樣的學習易被接受。在我們的日常生活和無處不在的自然現象中，蘊含著許多研究物質及其變化的豐富素材，與生活相關的化學知識像珍珠一樣散落在我們周圍的世界里。因此，在教學中教師要時刻關注學生的生活經驗，善于就地取材巧設生活情境，并且能夠從中引出化學問題，使學生感受到生活離不開化學，化學就在生活之中，激發學生求知欲望，點燃學生思維火花，進而體驗化學的應用價值，為理論與實踐架起一座橋梁，真正做到學以致用。

1 上好第一節化學課

在日常生活中的很多現象都可用化學知識解答。如：被蚊蟲叮了，擦些稀氨水，或蘇打粉水，可以消腫；鐵門上經常刷一層漆，美觀是一方面，減緩鐵門生銹也是一方面；大街上各色的霓虹燈因為里面充滿了各種稀有氣體；家里水壺里的水垢可以倒進醋再適當加熱除去；空氣主要由氮氣、氧氣，二氧化餐及稀有氣體等成份組成，我們需要其中的氧氣來維持呼吸；我們的食品主要包括糖類、油、蛋白質、水、無機鹽，維生素等成份，我們的服飾主要依賴于植物纖維和化工纖維，我們的鋼筋混凝土房屋離不開碳酸鈣、鐵等化學物質，我們乘坐的汽車、輪船等行駛工具離不開汽油燃料。從第一堂化學課始，就要讓學生們深刻體到我們生活在一個化學世界中，世界的萬事萬物都有其化學構成。從而使學生體驗到化學的價值，進一步感受到化學與現實生活的緊密聯系，學生對下面新知的學習有了積極性，興趣自然就產生。

2 培養學生用化學知識去分析和解決實際問題

利用化學知識分析，解決現實生活中的某些問題和自然界中的某些現象是學習化學的主要目標。化學知識源自干生活，但又不完全等同于生活，化學教學過程中，一方面，要讓學生結合自身的生活經驗和已有的認知水平，圍繞問題的解決，逐步把生活知識化學化，讓學生在生活的實際情境中體驗化學問題；另一方面，又要讓學生能把所學到的化學知識自覺地運用到各種具體的生活實際問題中，實現化學知識生活化，從而提高學生的化學素養。如：在學習了水資源的保護知識之后，學生可以動手寫一份生活中如何節約用水的宣傳單，分發給鄰居和親朋好友，這樣不僅獲得對化學知識的理解和拓展，最重要的是他們體驗到了一種成功感，讓課堂上的知識能走進千家萬戶，達到學以致用的目的。又如，教學“燃料與熱量”時，可從學生對三大可燃性氣體的認知出發，就新能源問題展開聯想，并提出問題“假如你是一位能源專家，你如何解決能源危機呢？”這樣的設計，充分讓學生感受到了化學就在身邊，體現了化學與自然與人類社的密切聯系，又突出了化學的人文價值。再如，通過教材第十二單元“化學與生活”的學習，學生走進服裝商場就知道怎樣鑒別“真絲”與“人造絲”，不同衣料的優缺點、洗滌和熨燙注意問題；走進珠寶店就能鑒別真假金銀；屠家裝修懂得了如何選購綠色材料；家庭飲食知道如何平衡膳食，食品中的防腐劑和添加劑的利與弊等。這些教學案例說明，在日常生活中，要引導學生主動探索了解社中的化學知識，縮短與社發展的距離，貼近生產和生活實際。使學生正確認識科學、技術與社的相互關系，能運用所學知識解釋生產、生活中的化學現象，解決與化學有關的一些實際問題。應當充分利用這一學科優勢，從生活實際出發，激發學生學習化學的興趣，促進學生積極主動學習，從而把獲得化學知識的過程轉為理解知識、形成能力的過程。

3 引導學生積極地參與生活實踐，認識化學問題

生活中的科學現象及其原理范文第4篇

[關鍵詞]化學電源教學設計實驗探究學習主體

[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A[文章編號]16746058（2015）110089

一、教材分析

“化學電源”一課選自蘇教版《化學2》專題2第三單元第二節，前一課時為“化學能轉化為電能”，后一課時為“電能轉化為化學能”。本節課可以看成是原電池知識的具體應用，并為《化學反應原理》模塊中化學電源相關內容的學習做好鋪墊，起著承前啟后的作用。《學科指導意見》對本課教學內容的基本要求為：了解常見的化學電源以及它們在生產生活等方面的應用；發展要求為：能判斷氫氧燃料電池的正、負極和電子流向，并書寫電極反應式。

二、學情分析

從知識上來說，學生已經學習了氧化還原的相關知識（熟知電子守恒思想）、原電池原理的基礎知識（原電池構成條件、正負極、電子流向判斷、電極反應式書寫等）；從能力上來說，學生具有一定的動手能力、觀察能力、歸納能力；從情感上來說，學生比較喜歡學以致用和科技前沿知識，對本節課內容很感興趣。

存在問題：學生對“氧化還原與原電池原理”理論掌握情況參差不齊；自主探究能力有所欠缺。

三、教學目標

1.知識與技能。了解常見化學電源及其應用，初步學會制作簡易電池，掌握燃料電池的組成和工作原理。

2.過程與方法。以制作簡易電池和氫氧燃料電池為例，運用實驗、觀察等手段，結合原電池相關理論，利用比較、分類思想，引導學生探究新知識，通過查閱資料、成果展示和實驗操作，幫助學生樹立較強的問題意識，逐步形成獨立思考的能力。

3.情感態度與價值觀。通過動手制作電池，體驗科學探究的喜悅，感受化學世界的奇妙，提高學習化學的興趣。通過“化學電源應用”的成果展示，贊賞化學對人類生活和社會發展的貢獻，形成環保意識和可持續發展的思想。

四、教學重、難點

1.重點。常見的化學電源及應用，燃料電池的組成和工作原理。

2.難點。不同介質環境下（中性、酸性、堿性），氫氧燃料電池電極反應式的書寫。

五、教法和學法

1.教學方法。本節課主要采用實驗探究法和問題驅動法，即以課本上的“活動與探究”展開簡易電池的制作及原理分析，進而螺旋上升至燃料電池的原理研究，符合學生認知規律。

2.學習方法。一是小組合作法――通過合作，提高團隊合作能力；二是歸納比較法――通過資料查閱，對不同電池的組成和應用進行歸納比較，感受化學的貢獻與魅力；三是遷移聯系法――通過討論探究和遷移聯系，抓住燃料電池的組成和工作原理這一重點，突破不同介質環境下，氫氧燃料電池電極反應式書寫這一難點。

六、教學流程

1.課前準備

教師：（1）準備與化學電源相關的科技前沿資料、教學課件；（2）準備常見電源（實物：紐扣電池、鋅錳干電池、蓄電池）、學生實驗所需的實驗儀器（橙子、音樂卡片、多孔碳棒、電解槽、直流電源、發光二極管、電流計）、實驗試劑（銅片、鋅片、純堿、白醋、0.5mol/LNa2SO4溶液）。

學生：（1）查閱資料：常見的化學電源及其應用，關注與電源相關的社會熱點和科技前沿；（2）復習氧化還原相關概念、原電池知識，預習化學電源；（3）設置4人小組，準備一個新鮮水果、兩種不同材料的金屬絲或金屬片、音樂卡片。

2.教學過程

（1）實驗設計，鞏固舊知

【環節展開】化學源于生活，并最終造福人類，為使學生能在課堂中學習知識，體驗生活，設計以下兩個環節。

環節一：通過教材“活動探究1――簡易電池制作”，組織學生利用自備的生活中的材料（新鮮水果、兩種不同材料的金屬絲或金屬片、音樂卡片）組裝一個簡易電池，并測試是否能產生電流。

環節二：回憶原電池原理及形成條件（電極材料、電解質溶液、閉合回路），判斷簡易電池的正負極、電子流向。

【設計意圖】通過環節一，調動學生積極性，激發學生學習化學的興趣，使其感受到化學無處不在；培養學生的動手能力和觀察能力。通過環節二，使學生更加深刻地理解原電池反應的原理和形成的條件。

【解決問題】通過簡易電池的制作與理論分析，鞏固舊知，加深學生理解原電池原理、正負極和電子流向判斷。

（2）引導探究，突破難點

【環節展開】學生動手制作氫氧燃料電池，書寫不同介質環境下的電極反應方程式，為此設計以下四個環節。

環節一：通過教材“活動探究2――燃料電池制作”，以小組為單位，制訂實驗方案，完成燃料電池的制作。4人小組交流討論提出實驗方案；組裝實驗裝置（如圖所示）；關閉S1，電解半分鐘，觀察并記錄現象；打開S1，關閉S2，觀察并記錄現象；得出相關結論。

環節二：問題式引導，展開探究。

①打開S1，關閉S2后的現象說明什么問題？說出能量轉化的形式。

②電解Na2SO4溶液時的現象及生成的產物是什么？

③判斷正、負極，判斷電子流向，并書寫Na2SO4溶液中的電極反應式和總反應式。

環節三：知識遷移，突破難點。引導學生思考在酸性、堿性溶液中氫氧燃料電池的電極反應式和總反應式。

環節四：通過氫氧燃料電池制作及原理分析，對比遷移判斷“甲醇―氧氣―KOH溶液”燃料電池的正負極、電子流向。

【設計意圖】通過環節一，借助氫氧燃料電池的制作，培養學生的科學探究能力和質疑精神，激發探究熱情；培養學生小組合作精神、實驗操作能力、表達能力。通過環節二，借助頭腦風暴式提問，暴露認知困難，引導學生理解氫氧燃料電池的反應原理，加深對原電池原理的理解。通過環節三，讓學生關注介質環境，暴露學習困難，解決疑問。通過環節四，實現知識遷移，總結燃料電池的正負極和電子流向的判斷，達到舉一反三的效果。

【解決問題】鞏固原電池形成條件、正負極和電子流向的判斷方法；關注電極反應式與電極材料、介質環境（酸性、中性、堿性）的關系；總結其他燃料電池的正負極和電子流向的判斷方法。

（3）交流討論，對比遷移

【環節展開】成果展示，將原電池原理應用于生活實際，為此設計以下三個環節。

環節一：組織學生活動，交流課前準備好的資料（化學電源的組成、特點及其應用）；展示常見電源（實物和圖片）；交流討論與化學電源相關的前沿問題（如：2分鐘內完成電動車快速充電的電池，航天材料中的高能電池等）。

環節二：組織討論，分類研究。通過P43表2-6中各電池的總反應式的異同（“=”、“”）將化學電源分為一次電池（不可逆：如鋅錳干電池）、二次電池（可逆：如銀鋅紐扣電池、鉛蓄電池、鎳氫電池），討論各類電池的特點，并為下一節“電能轉化為化學能”做好鋪墊。

環節三：判斷表中各電池的正負極。

【設計意圖】通過環節一、二，借助“常見電源及應用”的成果展示活動，培養學生參與活動的熱情，提高學習化學的興趣，確立“本位意識”；培養學生查閱資料，對比、分類、歸納的能力。通過環節三，借助判斷常見電池的正負極，引導學生重塑原電池相關概念，訓練學生思維的整體性和歸一性。

【解決問題】了解生活中的常見電池的組成、特點與應用；運用原電池原理，正確判斷各種電池的正負極。

（4）注重環保，回歸生活

【環節展開】引導學生交流討論：化學電源應用廣泛，其使用過程中會遇到哪些問題？

【設計意圖】設置開放性問題，進行環保和可持續發展思想教育，使學生樹立環保意識，增強社會責任感。

【解決問題】明確“回收廢舊電池”的重要性。

（5）板書小結，突出重點

【設計意圖】板書服務于教學，通過“圖表提綱相結合”的板書模式，展現出本堂課的整體思路，抓住重點，突出難點。

七、教學反思

1.教師要善于創設教學情境，肯定學生學習的主體地位。新課程改革強調學生的主體性，教師要學會把主動權交給學生，變被動學習為主動學習。即讓學生主動構建自身發展所需的化學基礎知識和基本操作技能，加深對物質世界的認識，培養學習化學的興趣，增強創新精神和實踐能力，形成科學的世界觀，逐步形成環保意識和可持續發展觀。

生活中的科學現象及其原理范文第5篇

關鍵詞：小概率事件 假設檢驗 統計推斷

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

1 緒論

小概率事件又被稱作為"黑天鵝”事件，是指就理論而言由事件存在發生的條件與可能性，但在現實情況下，事件發生的可能性很小，小到幾乎可以忽略不計。在我們的現實生活中，到處都存在著小概率事件，只是因為其發生的可能性小，從而不易引起我們的注意。基于對小概率事件這種在理論上可能發生，而現實中又幾乎可以認為它不可能發生的認知，不少人經常會對小概率事件持著兩種完全相反的立場：一種是徹底忽略小概率事件，就把它劃歸于不可能事件來處理；另一種則是承認小概率事件的存在，終日提心吊膽。對于有些人來講，大概一輩子也碰不到一次，但也有那么一些人可能多次碰到。比如前幾年的四川地震，在汶川大地震后，過了五年，四川蘆山又發生了大地震，使得兩個地域交界的居民在短短的幾年內接連受到兩次特大地震的影響。從這個例子可以看出，小概率事件很是很難發生一次，但是我們不能忽視小概率事件會發生的這一事實，而且一般而言，小概率事件一旦發生其引發的反響都不小。

事實上，在概率論與數理統計的研究范圍領域中，對小概率事件的存在與發生已經有了科學且嚴謹的認識與論述。在前人研究的基礎上，本文嘗試利用辯證思維方法對小概率事件及其原理進行闡釋，并通過實例如工、農業生產中存在的質量管理問題，醫學中的醫療效果推斷問題，運動員比賽狀態推斷問題以及保險管理中的危險事件發生概率推斷問題等，來說明小概率事件在現實生活中的重要意義與價值，以期加深人們對小概率事件的科學認識與有效把握，進而促使人們采取一種正確、合理的態度來對待小概率事件。我們之所以研究小概率事件，歸根結底不是設法研究如何避免小概率事件發生的方法，而是想充分的利用小概率事件所包含的信息來研究事件本身的特征，為事件及其相關事件的后期發展作出預測。

2 小概率事件原理

2.1 小概率事件的定義

在概率統計理論中，我們用數值 來具體量化隨機事件 發生的可能性，它滿足如下特征：

（1）對于任何事件 ，則有： ；

（2）對于不可能事件 與必然事件 ，則有： ；

（3）對于數個個事件 兩兩互不相容，則有：

。

定義2.1 對于某件事發生的概率無限趨近于1，那么它的對立事件發生的概率也就無限趨近于0。而在概率論中，一般把概率無限趨近于0的事件稱之為小概率事件。

2.2 小概率事件的原理

定理2.1（伯努利大數定律） 在 次獨立重復的實驗中，記事件A發生的次數為 ， 是事件 發生的概率。則對于任意正數 ，則有：

或

根據伯努利大數定律，在大量重復實驗中事件出現的頻率無限接近于它們的概率。也即是說反復做相同試驗的情況下，事件 出現 的頻率與概率值 呈現 正相關，若 的值很小為 ，則 則出現的頻次就很少，量化情況下就是1000次相同的隨機事件下才出現1次。因此，發生概率極其低的一個事件在偶然一次實驗中出現實際上基本是不可能的。因此對于實際應用方面，也稱這樣的事件為實際不可能事件。下面我們給出一定的理論推導。設事件 對于某一個隨即試驗而言出現的概率為 ，因為為小概率事件，所以其對應的概率值 可以認為是一個任意小的正數。而 表示“ 在第 次隨機試驗中出現”，則有： ， 。故在前 次相互獨立的試驗中事件 一次都不出現的概率為：

那么，在前 次相互獨立的隨機試驗中 至少出現一次的概率 為：

由于 是一個任意小的正數，因此有

從上面的理論及公式推導，可以發現單次隨即試驗下不可能發生的事件并不是一直都不發生，一直都不可能發生的事件是不可能事件 ，而隨著實驗次數的增加，增加到一個很大程度上時，小概率事件就會發生。

3 小概率事件原理的應用

3.1 經典小概率事件的研究

在城市街頭巷尾經常能見到一類叫“摸球游戲”的游戲。這個游戲的規則是：在一袋有16個大小，形狀，光滑程度相同的玻璃球，總共8紅8白。玩家可以從中隨意的摸出8個球，當所摸出的球的顏色比例（紅色：白色）滿足表1中所列比例情況時，則可以獲得相應比例情況下給出的獎金。

解：這個游戲表面看起來非常具有吸引力的。一方面，給出的5種比例性中居然有4種可以獲得獎金，而僅只有一種要被扣錢，而且最高獎10元，扣錢才2元，從表面上來看，感覺是一個穩賺不賠的賭博。另一方面，由于五種賭注情況下對應的賭資金額不大，從學生到成年人都能拿出錢來玩。從這兩方面可以說明這個游戲的吸引力大，而且參與人數多，進而說明這個游戲反復玩的次數肯定多，對應與概率中的術語就是，此隨機實驗能反復進行多少次。

可是，玩的人少之又少，到底是什么原因呢？事實上，這是概率知識的一個具體應用：從16個球中任意取出8個，所有可能的取出方法為 種。事件總數是一個固定值，并且是選球是隨機抽取，這是個等可能性的事件，符合典型的古典概型要求。現在假定已經進行了2000次的這種摸球實驗，則通過概率的計算公式，可以得出上述5種顏色比例結果對應的概率及出現的次數如下表1-2所示。

從表2的數據，可以得出該攤主預期可得：

（元）

這個例子的結果可能會讓人很驚訝，沒想到中獎10元的概率是這么的小，他只有0.0001554的概率，這顯然是一個小概率事件，也可以說是一個表面上看中獎可能性大的陷阱。

在我們的生活中，有很多類似的例子，比如彩票等。許多人喜歡買彩票，并且因此一夜暴富，成為一個富翁。事實上，人們應該知道彩票中獎是一個小概率事件。但畢竟這是一個福利事業，要以獻愛心為目的，中獎自然是好事，但不要妄想去中獎。

3.2 小概率事件原理在商業保險中的應用

現有一家保險公司，有2500個年齡相近、處于相同社會階層的人購買了公司某保險，從社會的數據可知，每個人在一年內死亡的概率是0.002。每一個被投保人在1月1日支付12元，如果他在這一年內死亡，公司將會向他的家屬發放2000元的保險費。求此保險公司虧本的概率。

解：根據題目可知保險公司的保費收入為30000元，假定被投保人死亡數為 ，則保險公司每年需要支付 元。那額保險公司的虧本數計算方法為 ，即 。由于此問題可以看成是2500重伯努利實驗，則根據泊松定理可得投保人中一年內出現15人死亡的概率為

從結果來看，出現虧本完全是一個小概率事件。而且保險公司也是企業，企業的最大經營目的是盈利，包括銀行在內沒有一家企業是會甘愿坐賠本買賣的。而且實際上，可以計算出如果保險公司的盈利出現在10000元以下的概率只有0.014，這顯然也是一個小概率事件，所以可以推斷保險公司針對這一保單的盈利不會低于10000元。

通過具體的數學計算我們可以論證保險公司實際上就是一個玩小概率事件的盈利企業，保險公司在推出每一款保險之前，都是由精算師進行了大量的數據論證與分析，而這些的目的是在于確保保險公司的盈利性，而且是確保的最大盈利模式。但是也不得不說明，人們不能因為這個原因以及人為認為判斷小概率事件不可能在自己身上發生而直接忽略購買合適的保險。

3.3 小概率事件原理在假設檢驗中的應用

假設檢驗是數學統計理論的重要發展，是一種統計推斷理論。其核心思想是基于小概率反證法來研究樣本間存在差異性的原因。而反證法的思路則是先提出假設檢驗 ，然后運用適當的統計方法求解該檢驗成立的概率。通過概率計算判斷，如果概率很小，是一個小概率事件的話，則最開始提出的假設就不成立。下面通過舉例來進行簡單介紹。

某工廠有一批總計200個的產品，產品需經檢驗合格后方能出廠銷售。針對此產品國家制定的合格標準是不合格率不得大于1%。如今任取5個產品，發現5個產品內包含有次品。 現在來論證這批產品能否順利出廠銷售。

解：設這批產品的次品率是 ，則要判斷產品是否達到合格標準就是要驗證是否存在 。

首先假設 成立，那么這批共計200件產品只能出現2個次品。那么從200個中任取5個，會出現如下三種可能，即 ：“沒有抽到一個次品”， ： “抽到了一個次品”， ：“抽到了2個次品”。

因此任抽5個，出現次品的概率

上述結果表明在一次抽查中就遇到事件“任取5個，且出現次品”這樣的概率非常小。因此，假設是不可接受的。這只能說明次品率超過0.01，因此，這批產品不能出廠。

前面已經論述，在無限次的獨立重復試驗中，小概率事件是會在其中的某一次試驗中發生的。所以，假設檢驗中，可能會有兩類錯誤：第一類錯誤是在實際的成立的條件下，我們認為它不成立，即就犯了“棄真”的錯誤。第二類錯誤是如果它本來是不成立的，然而事實上它被判斷成了成立，也就是我們犯了“采偽”。就從人們的主觀意愿來說，自然是要使這兩種錯誤盡可能不犯，就是讓這倆小概率事件的概率盡可能的小。但是，事實是，當樣本容量確定下來后，兩種錯誤的概率并不可能同時減少，減少一個，那么另外一個就會增加。只有增加樣本容量，才能使它們倆同時減少。在實際應用中，統計人員一般把“棄真”看的比“采偽”重要，是為了控制第一類錯誤發生的概率，這就是顯著性檢驗。

假設檢驗的基本方法一般是以采樣的樣本值為依據，通過記錄一個“小概率事件”在一次采樣中是否發生從而對總體進行判斷某件事（最初的假設是否是正確的）。具體做法是：為了檢驗一個假設成立與否，第一步要先假設它成立，如果得出了小概率事件（小于顯著性水平），就認為這是“反證法”推出了矛盾，因此要否定它，反之則接受。

4 研究成果與展望

4.1 研究成果

本文經過大量查閱文獻資料，對小概率事件原理的理論進行學習研究，并對其原理進行推導。然后詳細論述了小概率事件與不可能事件的異同點，以期幫助大學深刻認識兩者的區別，不要產生混淆。最后結合典型實例來論述小概率事件在現實生活中的應用，加深大家對小概率事件的認知與理解。

4.2 展望

在如今的生活中有無數的例子表明人們通常喜歡忽略小概率。從行為經濟學的角度來看，這也是一種過度自信現象，比如司機過于相信自己的駕駛技術和忽略對事故發生的可能性，人們似乎很少去擔心小概率事件發生的危險性。但是，換一個思路將，擔心歸擔心，但我們并不需要把關注的重心一直停留在小概率事件的極端個別現象。總之，如果我們掌握了小概率原理，在實際生活中，我們可以避害就利，科學地選擇好的方面，也盡量去避免不好的方面，讓這個神奇的小概率事件掌握在我們的手中。

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