生活中的科学现象及其原理

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生活中的科学现象及其原理范文第1篇

本项目在期望学生从生活现象认识化学原理的同时，也能够让学生感受到平凡事物中的神奇奥妙。这些神奇之处即使对于教师而言或许司空见惯，但未必留心观察过，用心思考过。除了常规教学中关注的“知识要点”，还能从教材中发现许多让人惊异和感叹之处。下面撷取三例，与读者分享。鉴于篇幅限制，以下三例主要是提出问题，不作回答，旨在启发读者思考。

1.从蜡烛燃烧现象可以提出哪些科学问题？

1860年圣诞，伟大的科学家法拉第以“蜡烛的故事”为题为青少年朋友连续开展了六场专题报告，深入探讨了蜡烛燃烧的原因、蜡烛火焰的形状、火焰的颜色等一系列问题，并由此扩展到许多物理、化学和生物的基本概念。此后，关于蜡烛火焰的温度、光谱、成分的研究以及微重力条件下的蜡烛燃烧实验，进一步拓展了人们对燃烧的认识，从而也大大增强了这一教学内容的趣味性和时代性。就蜡烛燃烧这样一个常见的现象，都可以提出哪些科学问题？对这些问题我们都能给出合理的解释吗？表1列举了一些基于蜡烛燃烧显现提出的科W问题。

上述问题是丰富多样的，而且可以承载核心科学概念的教学。其中不乏我们司空见惯的现象，但平时并没有留意和质疑，当追问起来的时候还真不知道该如何解释。由此思考：如何能够提出更多的科学问题？是否有可供教学借鉴的方法和策略？

2.如何证明氧气支持燃烧？

对于初中学生而言，通过小学科学的学习以及结合生活经验，都知道氧气支持燃烧。这一认识将在初中化学中进一步深化，即认识燃烧是可燃物与空气中的氧气发生的化学变化。针对这一教学内容，有没有追问过：空气中含有氧气、氮气等多种成分，氧气约占空气总体积的21%，氮气约占78%，其他成分约占1%。为何我们直接得出结论是氧气发挥的作用呢？根据可燃物在空气中的燃烧现象，可以猜想是氧气发挥作用，也可以猜想是氮气发挥作用。如何才能证明是空气中的氧气支持燃烧呢？

直述结论的教学往往是简单的，但是要体现科学推理的过程，这个问题似乎就不太好回答。首先需要做一个简化的处理，忽略其他含量很低的成分对燃烧的影响，那么氧气和氮气就是我们要探究的两个影响因素（变量）。要说明某一成分是否支持燃烧，可用这种成分的纯物质来进行实验，以消除其他因素的影响，证明氧气可以支持燃烧。当然，还需要实验证明可燃物在其他成分气体（氮气）中无法燃烧。两条证据相互匹配，才能得出结论。这个过程中就运用了控制变量、推理论证等思维方法。由此设想，这样是否更加体现化学作为一门科学的理性之美？是否更能够提升学生的批判意识和思维能力？若如此，如何将这一科学发现过程转化为教学活动呢？

3.燃具的设计中有哪些科学原理？

此处的“燃具”一词，既包括实验用的加热装置，也包括生活、生产中真实的燃烧反应所发生的场所。首先从酒精灯和蜡烛的对比谈起，观察会发现它们既有相似点又有不同点。相同点例如蜡烛和酒精灯都需要灯芯，不同点例如酒精灯的灯芯镶嵌在陶瓷柱里，而蜡烛的烛芯却直接伫立在蜡中。为什么这样设计？陶瓷柱只是简单的固定灯芯吗？实验室还会用到酒精喷灯，若比较酒精灯与酒精喷灯的结构、燃烧的现象，也完全不同。它们的工作原理存在哪些差异？

家庭使用煤作燃料，一般不直接烧煤块，而是将煤粉、黄土、水按照适当的比例搅拌均匀，挤压成球形或蜂窝状，晒干后得到煤球或蜂窝煤。为什么需要对“可燃物”做这样复杂的加工？煤球炉的进风口在下部，其结构为何这样设计？为了更好地提高煤燃烧的效率，提高加热的温度，在生活中和生产中都采用了哪些技术改进手段？

与煤相比，另一种常见的燃料――天然气的使用和调控方式与煤有何不同？家里的燃气灶的结构是怎样的？每个部位具有怎样的功能？燃气灶的发展、进步得到了哪些技术支撑？借助了哪些科学原理？

二、项目的结构设计

项目学习实验教材一方面落实课程标准以及当前教学对于燃烧的常规要求，另一方面融入上述常见且熟悉的但很少究其原理的科学技术问题，进行项目的整体设计，使学生能够体会平凡事物中科学原理之奥妙，以期达到以下目标：a.通过探究常见可燃物的燃烧过程，让学生初步认识物质燃烧所发生的化学变化，认识氧气在燃烧中发挥的作用，认识燃烧、缓慢氧化和爆炸发生的条件，了解防火灭火、防范爆炸的措施。b.通过探究常见燃料的燃烧现象及其在真实生活中的应用形式，让学生认识燃烧的条件和调控方式，能够评估使用这些燃料对环境的影响，知道如何选择对环境污染较小的燃料。c.通过对燃烧原理、规律的探究以及设计未来的燃料，让学生初步体验科学探究和项目研究的过程与方法。

1.本项目的核心任务和活动拆解。

本项目将“探索燃烧的奥秘”拆解为项目导引和3个任务。从知识线索的角度，项目导引主要承载物理变化与化学变化的知识。任务1“燃烧是如何发生的”主要承载可燃物与氧气的反应、着火点。任务2“如何调控燃烧”主要承载燃烧的完全程度、二氧化碳不支持燃烧。任务3“未来的燃料是怎样的”主要承载燃烧过程中的物质转化、传统及新型燃料。项目导引与3个任务均通过设置系列活动来支持教学活动的展开。（见表2）

2.项目成果及完成进度的规划。

通过一系列项目学习活动，最终形成项目成果或项目作品，是项目学习的重要特点。在本项目中，学生通过探索燃烧的奥秘、分析生产生活中调控燃烧的技术方法，调查燃料的变迁并分析其中的原因，并在此基础上展望和设计未来的燃料。在项目完成时，学生需要撰写一份与“展望和设计未来的燃料”话题有关的研究报告，并绘制海报或制作PPT，进行展示。这样可培养学生对整个项目学习过程进行梳理总结、反思提炼的能力，以及展示表达能力。为了监控和推进项目进程，每个任务之后都设置了“检查进度”栏目，提出指向项目成果的阶段性要求。

任务1检查进度：为了能更好地评价和筛选未来的燃料，通过调查活动对可供选用的燃料做一个系统的梳理。包括燃烧的应用形式、涉及的物质及反应、燃烧的装置、燃烧的调控、燃烧的失控及其避免等。

任务2检查进度：进一步调查、梳理和比较不同燃料的差异。包括家用燃料的变迁，我国不同地区主要使用的燃料，以及多角度对不同的燃料进行比较和评价等。

任务3检查进度：从“探索燃烧的奥秘”“燃烧调控中的技术思路”“燃料的变迁”或“设计未来的燃料”等几大主题中，选一个合适的角度，小组合作完成一份研究报告。

三、项目的突出特色及教学建议

本项目的设计以生动有趣的实验探究活动为主体，素材选取密切联系学生的生活实际，并融入许多相关技术工程教育要素，同时注重过程方法目标的落实，突出用联系的视角来看化学问题和技术问题。在认识燃烧现象、氧气性质的同时，帮助学生形成对物质、元素、元素守恒、化学式的认识，培养学生的技术意识、技术理解与技术设计能力。

1.借助基本观念形成结构化认识，注重基本方法的落实。

本项目作为项目学习实验教材的第一个项目，期望帮助学生体会化学的基本观念和基本方法，这些基本观念和方法将在后面的学习中反复应用，螺旋发展，逐渐深化。基本观念包括从物质变化的角度认识变化，实验现象、物质变化、能量变化和反应条件是认识化学变化的重要视角，从元素和元素守恒的角度认识物质及其发生的反应，等等。本项目的探究问题、知识内容及其基本观念之间的关系可以用图1表示，形成一个体系，帮助学生形成结构化的认识。基本方法包括进行有序的实验观察的方法，用科学语言描述实验现象的方法，对实验现象进行归纳、分类的方法，对于复杂问题进行简化处理和实验设计中变量控制的方法，通过因素分析探索反应发生的条件以及对反应条件的调控，调查和资料检索的过程与方法，信息提取和加工、基于C据进行对比分析推理判断的方法，等等。教学中应思考如何外显和落实这些基本观念和基本方法。

2.以活动为载体，课内外活动相结合。

本项目精心设计了一系列的演示实验和学生探究实验，教学中应创造条件将这些实验落到实处，不仅可以调动学生的学习兴趣，同时可以给学生呈现丰富的直接经验，帮助学生理解和认识抽象的化学变化和原理。此外，还设置了一系列课内与课外相结合的实践活动。例如，借助网络进行信息检索，访谈家人、长辈，对各种燃料及其保存、运输和使用器具构造的调查与观察，对学校、小区消防设施的调查及逃生路线的设计、灭火和逃生模拟训练，等等。本项目教学的课时为课上课时与课下课时打通使用，教学中应对这些实践活动做有效规划，让学生在课上或课下有效开展，在课上做有效交流汇报，使其成为项目学习的重要环节。

生活中的科学现象及其原理范文第2篇

[关键词] 化学教学 化学与生活实践感性认识与理性思考

化学是一门以实验为基础的自然学科，也是一门起始学科。在化学教学中引入生活的实例能更充分地体现化学这一门学科的特点。通过化学教学和生活中化学知识的结合，可进一步提高学生的学习兴趣，使化学理论知识从无形到有形，同时通过对所学知识在生活中的应用，还会扩展学生的知识面，提高学生的实际应用能力。

一、生活中处处有化学

在我们的生活中，几乎处处都有化学，在课堂教学中要充分加以利用。比如，吃水果可以解酒。这是因为，水果里含有机酸，而酒里的主要成分是乙醇，有机酸能与乙醇相互作用而形成酯类物质从而达到解酒的目的。在讲到酯化反应时就可以提及这一点，让他们觉得这个知识离我们并不远，而且很有用。再比如，打开碳酸饮料的瓶子会有气泡冒出。原因是，人们在制汽水时常用小苏打（碳酸氢钠）和柠檬酸配制，当把小苏打与柠檬酸混溶于水中后它们之间发生反应，生成二氧化碳气体，而瓶子已塞紧，二氧化碳被迫呆在水中，当瓶塞打开后，外面压力小了，二氧化碳气体便从水中逸出，形成气泡翻腾的景象。这个现象是学生们熟悉的，在教学中引用会使学生体会到物理变化和化学变化解释生活中的现象的乐趣。兴趣被激发了，求知欲产生了。还有，照相用的胶卷上涂着薄薄的一层乳胶，里面均匀地布满了溴化银微粒。溴化银有淡淡的黄色，对光线非常敏感。照相机的快门一开，光线就透过镜头，照到胶卷上。有一小部分溴化银迅速分解，变成了黑颜色的银颗粒和溴。通过老师的讲解这一神奇的过程不再那么令人匪夷所思了。还有最早的墨水是染料的水溶液。这种墨水写出字来，沾水渗化，容易褪色，不能经久保存。后来，化学家发现，五倍子等植物里含有的鞣酸和铁离子生成的黑色物质鞣酸铁可以牢牢地粘附在纸、布等纤维上，形成字迹，还永不褪色。日常生活中处处都有化学，如果教师有意识地加强化学知识在日常生活中应用的教学，学生应用已掌握知识并利用它去了解、解决一些生活中遇到的问题，会使学生为自己能够解决这些问题而高兴，尤其在周围的人不懂得这些时，更会产生一种自豪感，无形中极大地提高了学生学习化学的兴趣。

二、理论知识需要到生活中去实践

实践出真知，课堂上讲述的理论知识不防让学生在生活中去实践。

食用醋是厨房里最常用的调味品，气味和味道是大家所熟悉的。但人们在烹饪排骨和鱼头时，为什么常常加一点醋，使味道更鲜美，更利于人体对钙质的吸收？食用醋为什么不宜用金属炊具盛装？这时就可以指导学生做家庭小实验来解决这个问题。首先将适量的醋倒入有水垢的开水瓶中浸泡一段时间后，观察瓶底水垢的变化。会看到水垢溶解。然后将少量的碱面加入到适量醋中，观察现象。会看到有气泡产生。

现象解释：CaCO3＋H+Ca2++H2O+CO2

CO32-+2H+H2O+CO2

食用醋含有酸即醋酸，排骨和鱼头中含有不溶性的碳酸钙，不溶性的碳酸钙与醋酸反应后生成了可溶性钙离子，便于人体吸收，因此提高了排骨和鱼头的营养价值。铁铝制品的金属炊具，若用来盛装醋或烹煮醋制品，酸会和金属反应会腐蚀金属。在家庭小实验中，学生必须自己动手操作，观察实验对象，作好记载这样学生会在不断地生活实践中学会探究，同时也能提高学生化学实验的基本技能。

利用家庭现有的化学物质，可以设计出很多小实验。如：为什么腌制食物可以保存较长时间？可以设计如下实验：将一个萝卜一段挖空，盛进适量的食盐水，过一会儿，会发现液面上升，溶液量增多。在此基础上解释渗透原理，指导学生探讨家庭中常用腌制方法保存食品的原因——生物的生存离不开水，食盐腌制原理是用食盐吸收掉生物细胞里水而达到杀死微生物的效果，所以医学上常用食盐做消毒剂，这样可让学生学会探究并发散思维。

学生常用于蒸饭的铝饭盒，长期盛装酸碱性物质，饭盒的使用寿命会缩短。饭盒用久了会发灰，若用它蒸煮干竹笋，会使其而目一新，究其原因是：竹笋中有生物碱，金属铝及其氧化物既可于酸反应，又可与碱反应的原因。

即：Al2O3＋H+——Al3++H2O（变白变新）

所以用酸菜炒竹笋可以去掉竹笋涩味的原因，也就是酸碱中和原理在日常生活中的运用。

三、用生活中的感性知识激发学生的理性思考

学生从生活中可以更多地撷取化学知识的感性材料，激发学生对化学的理性思考，充分认识化学在生活中的意义。

有时水结冰而菜汤和酒不结冰；做馒头加碱和成面团，经发酵蒸熟后会使馒头疏松多孔，如何将着火的油锅熄灭，如何防止菜刀生锈，为什么说“蓬材火焰高”？为什么剩饭会变馊？为什么洗衣粉、洗涤剂能去污？漂白粉为什么能漂白？

采石工人采下白色或青色的石灰石，运到石灰窖中锻烧后变成白色的固体，这种白色固体遇水放热后变成白色的粉末。这就是熟石灰的烧制过程。用于谦的话说：“千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间”。

其化学原理为：

石灰石CaCO3（高温）CO2+CaO(生石灰)

CaO＋H2O——Ca(OH)2（熟石灰）

播种季节，农民们在忙着施化肥，喷农药，在喷撒的农药中有杀虫剂，除草剂，有生长剂等等，它们都是化工产品。尿液是肥的，因为它含有尿素即含有氮元素；草木灰也是肥，因为它含有碳酸钾。草木灰是不能淋雨的，否则它会失去肥效，因碳酸钾易溶于水，会随雨水淌走。草木炭是不宜于铵态肥混合施用，否则也会失去肥效。

其化学原理是：草木炭是碱性，即OH-+NH4+――H2O＋NH3。农民们也常常用热石灰来改良酸性土壤，这是酸碱中和原理在农民们手中的运用。

生活中的科学现象及其原理范文第3篇

【关键词】化学知识 生活实践 紧密联系 学以致用

【中图分类号】G646 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962（2013）06（a）-0099-01

化学是人类在长期的社生产生活实践中发展起来的，它与人类的生产生活和社的发展息息相关。人类之衣、食、住、行、用无不与化学所掌管之成百化学元素及其所组成之万千化合物和无数的制剂、材料有关。现行化学新教材内容的设计尽量贴近了生活实际，甚至手中的一张纸，呼出的一口气都成了学生的研究学习对象，这样的学习易被接受。在我们的日常生活和无处不在的自然现象中，蕴含着许多研究物质及其变化的丰富素材，与生活相关的化学知识像珍珠一样散落在我们周围的世界里。因此，在教学中教师要时刻关注学生的生活经验，善于就地取材巧设生活情境，并且能够从中引出化学问题，使学生感受到生活离不开化学，化学就在生活之中，激发学生求知欲望，点燃学生思维火花，进而体验化学的应用价值，为理论与实践架起一座桥梁，真正做到学以致用。

1 上好第一节化学课

在日常生活中的很多现象都可用化学知识解答。如：被蚊虫叮了，擦些稀氨水，或苏打粉水，可以消肿；铁门上经常刷一层漆，美观是一方面，减缓铁门生锈也是一方面；大街上各色的霓虹灯因为里面充满了各种稀有气体；家里水壶里的水垢可以倒进醋再适当加热除去；空气主要由氮气、氧气，二氧化餐及稀有气体等成份组成，我们需要其中的氧气来维持呼吸；我们的食品主要包括糖类、油、蛋白质、水、无机盐，维生素等成份，我们的服饰主要依赖于植物纤维和化工纤维，我们的钢筋混凝土房屋离不开碳酸钙、铁等化学物质，我们乘坐的汽车、轮船等行驶工具离不开汽油燃料。从第一堂化学课始，就要让学生们深刻体到我们生活在一个化学世界中，世界的万事万物都有其化学构成。从而使学生体验到化学的价值，进一步感受到化学与现实生活的紧密联系，学生对下面新知的学习有了积极性，兴趣自然就产生。

2 培养学生用化学知识去分析和解决实际问题

利用化学知识分析，解决现实生活中的某些问题和自然界中的某些现象是学习化学的主要目标。化学知识源自干生活，但又不完全等同于生活，化学教学过程中，一方面，要让学生结合自身的生活经验和已有的认知水平，围绕问题的解决，逐步把生活知识化学化，让学生在生活的实际情境中体验化学问题；另一方面，又要让学生能把所学到的化学知识自觉地运用到各种具体的生活实际问题中，实现化学知识生活化，从而提高学生的化学素养。如：在学习了水资源的保护知识之后，学生可以动手写一份生活中如何节约用水的宣传单，分发给邻居和亲朋好友，这样不仅获得对化学知识的理解和拓展，最重要的是他们体验到了一种成功感，让课堂上的知识能走进千家万户，达到学以致用的目的。又如，教学“燃料与热量”时，可从学生对三大可燃性气体的认知出发，就新能源问题展开联想，并提出问题“假如你是一位能源专家，你如何解决能源危机呢？”这样的设计，充分让学生感受到了化学就在身边，体现了化学与自然与人类社的密切联系，又突出了化学的人文价值。再如，通过教材第十二单元“化学与生活”的学习，学生走进服装商场就知道怎样鉴别“真丝”与“人造丝”，不同衣料的优缺点、洗涤和熨烫注意问题；走进珠宝店就能鉴别真假金银；屠家装修懂得了如何选购绿色材料；家庭饮食知道如何平衡膳食，食品中的防腐剂和添加剂的利与弊等。这些教学案例说明，在日常生活中，要引导学生主动探索了解社中的化学知识，缩短与社发展的距离，贴近生产和生活实际。使学生正确认识科学、技术与社的相互关系，能运用所学知识解释生产、生活中的化学现象，解决与化学有关的一些实际问题。应当充分利用这一学科优势，从生活实际出发，激发学生学习化学的兴趣，促进学生积极主动学习，从而把获得化学知识的过程转为理解知识、形成能力的过程。

3 引导学生积极地参与生活实践，认识化学问题

生活中的科学现象及其原理范文第4篇

[关键词]化学电源教学设计实验探究学习主体

[中图分类号]G633.8[文献标识码]A[文章编号]16746058（2015）110089

一、教材分析

“化学电源”一课选自苏教版《化学2》专题2第三单元第二节，前一课时为“化学能转化为电能”，后一课时为“电能转化为化学能”。本节课可以看成是原电池知识的具体应用，并为《化学反应原理》模块中化学电源相关内容的学习做好铺垫，起着承前启后的作用。《学科指导意见》对本课教学内容的基本要求为：了解常见的化学电源以及它们在生产生活等方面的应用；发展要求为：能判断氢氧燃料电池的正、负极和电子流向，并书写电极反应式。

二、学情分析

从知识上来说，学生已经学习了氧化还原的相关知识（熟知电子守恒思想）、原电池原理的基础知识（原电池构成条件、正负极、电子流向判断、电极反应式书写等）；从能力上来说，学生具有一定的动手能力、观察能力、归纳能力；从情感上来说，学生比较喜欢学以致用和科技前沿知识，对本节课内容很感兴趣。

存在问题：学生对“氧化还原与原电池原理”理论掌握情况参差不齐；自主探究能力有所欠缺。

三、教学目标

1.知识与技能。了解常见化学电源及其应用，初步学会制作简易电池，掌握燃料电池的组成和工作原理。

2.过程与方法。以制作简易电池和氢氧燃料电池为例，运用实验、观察等手段，结合原电池相关理论，利用比较、分类思想，引导学生探究新知识，通过查阅资料、成果展示和实验操作，帮助学生树立较强的问题意识，逐步形成独立思考的能力。

3.情感态度与价值观。通过动手制作电池，体验科学探究的喜悦，感受化学世界的奇妙，提高学习化学的兴趣。通过“化学电源应用”的成果展示，赞赏化学对人类生活和社会发展的贡献，形成环保意识和可持续发展的思想。

四、教学重、难点

1.重点。常见的化学电源及应用，燃料电池的组成和工作原理。

2.难点。不同介质环境下（中性、酸性、碱性），氢氧燃料电池电极反应式的书写。

五、教法和学法

1.教学方法。本节课主要采用实验探究法和问题驱动法，即以课本上的“活动与探究”展开简易电池的制作及原理分析，进而螺旋上升至燃料电池的原理研究，符合学生认知规律。

2.学习方法。一是小组合作法――通过合作，提高团队合作能力；二是归纳比较法――通过资料查阅，对不同电池的组成和应用进行归纳比较，感受化学的贡献与魅力；三是迁移联系法――通过讨论探究和迁移联系，抓住燃料电池的组成和工作原理这一重点，突破不同介质环境下，氢氧燃料电池电极反应式书写这一难点。

六、教学流程

1.课前准备

教师：（1）准备与化学电源相关的科技前沿资料、教学课件；（2）准备常见电源（实物：纽扣电池、锌锰干电池、蓄电池）、学生实验所需的实验仪器（橙子、音乐卡片、多孔碳棒、电解槽、直流电源、发光二极管、电流计）、实验试剂（铜片、锌片、纯碱、白醋、0.5mol/LNa2SO4溶液）。

学生：（1）查阅资料：常见的化学电源及其应用，关注与电源相关的社会热点和科技前沿；（2）复习氧化还原相关概念、原电池知识，预习化学电源；（3）设置4人小组，准备一个新鲜水果、两种不同材料的金属丝或金属片、音乐卡片。

2.教学过程

（1）实验设计，巩固旧知

【环节展开】化学源于生活，并最终造福人类，为使学生能在课堂中学习知识，体验生活，设计以下两个环节。

环节一：通过教材“活动探究1――简易电池制作”，组织学生利用自备的生活中的材料（新鲜水果、两种不同材料的金属丝或金属片、音乐卡片）组装一个简易电池，并测试是否能产生电流。

环节二：回忆原电池原理及形成条件（电极材料、电解质溶液、闭合回路），判断简易电池的正负极、电子流向。

【设计意图】通过环节一，调动学生积极性，激发学生学习化学的兴趣，使其感受到化学无处不在；培养学生的动手能力和观察能力。通过环节二，使学生更加深刻地理解原电池反应的原理和形成的条件。

【解决问题】通过简易电池的制作与理论分析，巩固旧知，加深学生理解原电池原理、正负极和电子流向判断。

（2）引导探究，突破难点

【环节展开】学生动手制作氢氧燃料电池，书写不同介质环境下的电极反应方程式，为此设计以下四个环节。

环节一：通过教材“活动探究2――燃料电池制作”，以小组为单位，制订实验方案，完成燃料电池的制作。4人小组交流讨论提出实验方案；组装实验装置（如图所示）；关闭S1，电解半分钟，观察并记录现象；打开S1，关闭S2，观察并记录现象；得出相关结论。

环节二：问题式引导，展开探究。

①打开S1，关闭S2后的现象说明什么问题？说出能量转化的形式。

②电解Na2SO4溶液时的现象及生成的产物是什么？

③判断正、负极，判断电子流向，并书写Na2SO4溶液中的电极反应式和总反应式。

环节三：知识迁移，突破难点。引导学生思考在酸性、碱性溶液中氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式。

环节四：通过氢氧燃料电池制作及原理分析，对比迁移判断“甲醇―氧气―KOH溶液”燃料电池的正负极、电子流向。

【设计意图】通过环节一，借助氢氧燃料电池的制作，培养学生的科学探究能力和质疑精神，激发探究热情；培养学生小组合作精神、实验操作能力、表达能力。通过环节二，借助头脑风暴式提问，暴露认知困难，引导学生理解氢氧燃料电池的反应原理，加深对原电池原理的理解。通过环节三，让学生关注介质环境，暴露学习困难，解决疑问。通过环节四，实现知识迁移，总结燃料电池的正负极和电子流向的判断，达到举一反三的效果。

【解决问题】巩固原电池形成条件、正负极和电子流向的判断方法；关注电极反应式与电极材料、介质环境（酸性、中性、碱性）的关系；总结其他燃料电池的正负极和电子流向的判断方法。

（3）交流讨论，对比迁移

【环节展开】成果展示，将原电池原理应用于生活实际，为此设计以下三个环节。

环节一：组织学生活动，交流课前准备好的资料（化学电源的组成、特点及其应用）；展示常见电源（实物和图片）；交流讨论与化学电源相关的前沿问题（如：2分钟内完成电动车快速充电的电池，航天材料中的高能电池等）。

环节二：组织讨论，分类研究。通过P43表2-6中各电池的总反应式的异同（“=”、“”）将化学电源分为一次电池（不可逆：如锌锰干电池）、二次电池（可逆：如银锌纽扣电池、铅蓄电池、镍氢电池），讨论各类电池的特点，并为下一节“电能转化为化学能”做好铺垫。

环节三：判断表中各电池的正负极。

【设计意图】通过环节一、二，借助“常见电源及应用”的成果展示活动，培养学生参与活动的热情，提高学习化学的兴趣，确立“本位意识”；培养学生查阅资料，对比、分类、归纳的能力。通过环节三，借助判断常见电池的正负极，引导学生重塑原电池相关概念，训练学生思维的整体性和归一性。

【解决问题】了解生活中的常见电池的组成、特点与应用；运用原电池原理，正确判断各种电池的正负极。

（4）注重环保，回归生活

【环节展开】引导学生交流讨论：化学电源应用广泛，其使用过程中会遇到哪些问题？

【设计意图】设置开放性问题，进行环保和可持续发展思想教育，使学生树立环保意识，增强社会责任感。

【解决问题】明确“回收废旧电池”的重要性。

（5）板书小结，突出重点

【设计意图】板书服务于教学，通过“图表提纲相结合”的板书模式，展现出本堂课的整体思路，抓住重点，突出难点。

七、教学反思

1.教师要善于创设教学情境，肯定学生学习的主体地位。新课程改革强调学生的主体性，教师要学会把主动权交给学生，变被动学习为主动学习。即让学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本操作技能，加深对物质世界的认识，培养学习化学的兴趣，增强创新精神和实践能力，形成科学的世界观，逐步形成环保意识和可持续发展观。

生活中的科学现象及其原理范文第5篇

关键词：小概率事件 假设检验 统计推断

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

1 绪论

小概率事件又被称作为"黑天鹅”事件，是指就理论而言由事件存在发生的条件与可能性，但在现实情况下，事件发生的可能性很小，小到几乎可以忽略不计。在我们的现实生活中，到处都存在着小概率事件，只是因为其发生的可能性小，从而不易引起我们的注意。基于对小概率事件这种在理论上可能发生，而现实中又几乎可以认为它不可能发生的认知，不少人经常会对小概率事件持着两种完全相反的立场：一种是彻底忽略小概率事件，就把它划归于不可能事件来处理；另一种则是承认小概率事件的存在，终日提心吊胆。对于有些人来讲，大概一辈子也碰不到一次，但也有那么一些人可能多次碰到。比如前几年的四川地震，在汶川大地震后，过了五年，四川芦山又发生了大地震，使得两个地域交界的居民在短短的几年内接连受到两次特大地震的影响。从这个例子可以看出，小概率事件很是很难发生一次，但是我们不能忽视小概率事件会发生的这一事实，而且一般而言，小概率事件一旦发生其引发的反响都不小。

事实上，在概率论与数理统计的研究范围领域中，对小概率事件的存在与发生已经有了科学且严谨的认识与论述。在前人研究的基础上，本文尝试利用辩证思维方法对小概率事件及其原理进行阐释，并通过实例如工、农业生产中存在的质量管理问题，医学中的医疗效果推断问题，运动员比赛状态推断问题以及保险管理中的危险事件发生概率推断问题等，来说明小概率事件在现实生活中的重要意义与价值，以期加深人们对小概率事件的科学认识与有效把握，进而促使人们采取一种正确、合理的态度来对待小概率事件。我们之所以研究小概率事件，归根结底不是设法研究如何避免小概率事件发生的方法，而是想充分的利用小概率事件所包含的信息来研究事件本身的特征，为事件及其相关事件的后期发展作出预测。

2 小概率事件原理

2.1 小概率事件的定义

在概率统计理论中，我们用数值 来具体量化随机事件 发生的可能性，它满足如下特征：

（1）对于任何事件 ，则有： ；

（2）对于不可能事件 与必然事件 ，则有： ；

（3）对于数个个事件 两两互不相容，则有：

。

定义2.1 对于某件事发生的概率无限趋近于1，那么它的对立事件发生的概率也就无限趋近于0。而在概率论中，一般把概率无限趋近于0的事件称之为小概率事件。

2.2 小概率事件的原理

定理2.1（伯努利大数定律） 在 次独立重复的实验中，记事件A发生的次数为 ， 是事件 发生的概率。则对于任意正数 ，则有：

或

根据伯努利大数定律，在大量重复实验中事件出现的频率无限接近于它们的概率。也即是说反复做相同试验的情况下，事件 出现 的频率与概率值 呈现 正相关，若 的值很小为 ，则 则出现的频次就很少，量化情况下就是1000次相同的随机事件下才出现1次。因此，发生概率极其低的一个事件在偶然一次实验中出现实际上基本是不可能的。因此对于实际应用方面，也称这样的事件为实际不可能事件。下面我们给出一定的理论推导。设事件 对于某一个随即试验而言出现的概率为 ，因为为小概率事件，所以其对应的概率值 可以认为是一个任意小的正数。而 表示“ 在第 次随机试验中出现”，则有： ， 。故在前 次相互独立的试验中事件 一次都不出现的概率为：

那么，在前 次相互独立的随机试验中 至少出现一次的概率 为：

由于 是一个任意小的正数，因此有

从上面的理论及公式推导，可以发现单次随即试验下不可能发生的事件并不是一直都不发生，一直都不可能发生的事件是不可能事件 ，而随着实验次数的增加，增加到一个很大程度上时，小概率事件就会发生。

3 小概率事件原理的应用

3.1 经典小概率事件的研究

在城市街头巷尾经常能见到一类叫“摸球游戏”的游戏。这个游戏的规则是：在一袋有16个大小，形状，光滑程度相同的玻璃球，总共8红8白。玩家可以从中随意的摸出8个球，当所摸出的球的颜色比例（红色：白色）满足表1中所列比例情况时，则可以获得相应比例情况下给出的奖金。

解：这个游戏表面看起来非常具有吸引力的。一方面，给出的5种比例性中居然有4种可以获得奖金，而仅只有一种要被扣钱，而且最高奖10元，扣钱才2元，从表面上来看，感觉是一个稳赚不赔的赌博。另一方面，由于五种赌注情况下对应的赌资金额不大，从学生到成年人都能拿出钱来玩。从这两方面可以说明这个游戏的吸引力大，而且参与人数多，进而说明这个游戏反复玩的次数肯定多，对应与概率中的术语就是，此随机实验能反复进行多少次。

可是，玩的人少之又少，到底是什么原因呢？事实上，这是概率知识的一个具体应用：从16个球中任意取出8个，所有可能的取出方法为 种。事件总数是一个固定值，并且是选球是随机抽取，这是个等可能性的事件，符合典型的古典概型要求。现在假定已经进行了2000次的这种摸球实验，则通过概率的计算公式，可以得出上述5种颜色比例结果对应的概率及出现的次数如下表1-2所示。

从表2的数据，可以得出该摊主预期可得：

（元）

这个例子的结果可能会让人很惊讶，没想到中奖10元的概率是这么的小，他只有0.0001554的概率，这显然是一个小概率事件，也可以说是一个表面上看中奖可能性大的陷阱。

在我们的生活中，有很多类似的例子，比如彩票等。许多人喜欢买彩票，并且因此一夜暴富，成为一个富翁。事实上，人们应该知道彩票中奖是一个小概率事件。但毕竟这是一个福利事业，要以献爱心为目的，中奖自然是好事，但不要妄想去中奖。

3.2 小概率事件原理在商业保险中的应用

现有一家保险公司，有2500个年龄相近、处于相同社会阶层的人购买了公司某保险，从社会的数据可知，每个人在一年内死亡的概率是0.002。每一个被投保人在1月1日支付12元，如果他在这一年内死亡，公司将会向他的家属发放2000元的保险费。求此保险公司亏本的概率。

解：根据题目可知保险公司的保费收入为30000元，假定被投保人死亡数为 ，则保险公司每年需要支付 元。那额保险公司的亏本数计算方法为 ，即 。由于此问题可以看成是2500重伯努利实验，则根据泊松定理可得投保人中一年内出现15人死亡的概率为

从结果来看，出现亏本完全是一个小概率事件。而且保险公司也是企业，企业的最大经营目的是盈利，包括银行在内没有一家企业是会甘愿坐赔本买卖的。而且实际上，可以计算出如果保险公司的盈利出现在10000元以下的概率只有0.014，这显然也是一个小概率事件，所以可以推断保险公司针对这一保单的盈利不会低于10000元。

通过具体的数学计算我们可以论证保险公司实际上就是一个玩小概率事件的盈利企业，保险公司在推出每一款保险之前，都是由精算师进行了大量的数据论证与分析，而这些的目的是在于确保保险公司的盈利性，而且是确保的最大盈利模式。但是也不得不说明，人们不能因为这个原因以及人为认为判断小概率事件不可能在自己身上发生而直接忽略购买合适的保险。

3.3 小概率事件原理在假设检验中的应用

假设检验是数学统计理论的重要发展，是一种统计推断理论。其核心思想是基于小概率反证法来研究样本间存在差异性的原因。而反证法的思路则是先提出假设检验 ，然后运用适当的统计方法求解该检验成立的概率。通过概率计算判断，如果概率很小，是一个小概率事件的话，则最开始提出的假设就不成立。下面通过举例来进行简单介绍。

某工厂有一批总计200个的产品，产品需经检验合格后方能出厂销售。针对此产品国家制定的合格标准是不合格率不得大于1%。如今任取5个产品，发现5个产品内包含有次品。 现在来论证这批产品能否顺利出厂销售。

解：设这批产品的次品率是 ，则要判断产品是否达到合格标准就是要验证是否存在 。

首先假设 成立，那么这批共计200件产品只能出现2个次品。那么从200个中任取5个，会出现如下三种可能，即 ：“没有抽到一个次品”， ： “抽到了一个次品”， ：“抽到了2个次品”。

因此任抽5个，出现次品的概率

上述结果表明在一次抽查中就遇到事件“任取5个，且出现次品”这样的概率非常小。因此，假设是不可接受的。这只能说明次品率超过0.01，因此，这批产品不能出厂。

前面已经论述，在无限次的独立重复试验中，小概率事件是会在其中的某一次试验中发生的。所以，假设检验中，可能会有两类错误：第一类错误是在实际的成立的条件下，我们认为它不成立，即就犯了“弃真”的错误。第二类错误是如果它本来是不成立的，然而事实上它被判断成了成立，也就是我们犯了“采伪”。就从人们的主观意愿来说，自然是要使这两种错误尽可能不犯，就是让这俩小概率事件的概率尽可能的小。但是，事实是，当样本容量确定下来后，两种错误的概率并不可能同时减少，减少一个，那么另外一个就会增加。只有增加样本容量，才能使它们俩同时减少。在实际应用中，统计人员一般把“弃真”看的比“采伪”重要，是为了控制第一类错误发生的概率，这就是显著性检验。

假设检验的基本方法一般是以采样的样本值为依据，通过记录一个“小概率事件”在一次采样中是否发生从而对总体进行判断某件事（最初的假设是否是正确的）。具体做法是：为了检验一个假设成立与否，第一步要先假设它成立，如果得出了小概率事件（小于显著性水平），就认为这是“反证法”推出了矛盾，因此要否定它，反之则接受。

4 研究成果与展望

4.1 研究成果

本文经过大量查阅文献资料，对小概率事件原理的理论进行学习研究，并对其原理进行推导。然后详细论述了小概率事件与不可能事件的异同点，以期帮助大学深刻认识两者的区别，不要产生混淆。最后结合典型实例来论述小概率事件在现实生活中的应用，加深大家对小概率事件的认知与理解。

4.2 展望

在如今的生活中有无数的例子表明人们通常喜欢忽略小概率。从行为经济学的角度来看，这也是一种过度自信现象，比如司机过于相信自己的驾驶技术和忽略对事故发生的可能性，人们似乎很少去担心小概率事件发生的危险性。但是，换一个思路将，担心归担心，但我们并不需要把关注的重心一直停留在小概率事件的极端个别现象。总之，如果我们掌握了小概率原理，在实际生活中，我们可以避害就利，科学地选择好的方面，也尽量去避免不好的方面，让这个神奇的小概率事件掌握在我们的手中。

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