一、课题确立的背景:
世界上最早的化学电池是意大利物理学家伏特设计并制成的。他把铜和锌作为两个电极插入食盐溶液中,制成了最简单的化学电池。在这个电池中,一个电极是铜片,另一个电极是锌片,电解质是稀硫酸。化学反应发生在电解质和电极之间,因为两个电极带异种电荷,它们之间就存在了电压。电压引起了电荷的流动。
我们设想,用其他方法取代伏特电池替代,减少环境污染,用水果代替其电解质,看看效果如何?
二、探究过程:
1.提出问题:影响水果电池电压的因素有哪些?
2.猜想:与水果的种类、成熟程度、金属片之间的距离有关。
3.进行实验:
找一些铜片和铝片,再剪一些比铜片和铝片大一些的纸片在醋里浸一下。在一个铝片的上面放一个纸片,在纸片上放个铜片,一个简易的化学电池就做好了,铜片是正极,铝片是负极,浸湿的纸片就是电解质。不过,这样的一个“电池”产生的电实在太微弱了,只能用灵敏的电表测到。如果把许多这样的“小电池”垒起来,让一个“电池”的铝片放在另一个“电池”的铜片上(这时铝片和铜片之间不要放纸片),这时产生的电流就强了一些,几个“电池”垒起来就能点亮一个发光二极管(一种通过很小电流就能发光的半导体元件)。如果很多这样的电池垒起来,电流就会很强了。也可以把铜片和铝片插进一些蔬菜水果里,如插在西红柿、柠檬里,这样就可以做成一个有趣的“水果电池”。
水果(苹果、梨子、橙子、橘子和西红柿等)中含有大量的水果酸,是一种很好的电解质。如果在水果中插入两个电极,就会象化学电池一样能产生出电流。影响水果产生电流大小的因素很多,有水果自身的原因(如水果的种类、水果的大小和成熟程度),还有外界的原因,如插入水果的两个电极的大小、两电极间距和插入的深度等因素。在研究多种变量的探究中,关键是要控制好变量,即在探究某个变量产生的电流的影响时,其它的各种变量保持不变,并在对照中发现该变量的影响效果。我们制造水果“电源”,这款电源,主要原料是马铃薯,大约有150多个。
由于马铃薯本身带有含磷的酸性物质,通过与铜丝和采用镀锌的钉子连接便可产生化学反应,在把镀锌的钉子插入马铃薯后,用铜丝再把每个马铃薯连接起来便可产生微弱的电量,理论上,任何带有酸性物质的柑橘类水果都可通过此方法提供电力。
考虑到需要足够的电力才能让带动音响进行工作,我们总共使用了500磅马铃薯,每个马铃薯可产生大约0.5伏特、0.2毫安的电量。通过并联,500磅重的马铃薯一共产生了5伏特、4毫安的电力。
把这些马铃薯放入卡车之后,该“马铃薯电源”成功地对收音机进行音乐播放提供了电源,音箱里发出了悦耳的声音。当然,这些用过的马铃薯不能食用。电池很快就腐烂。
4.分析论证:与我们的猜想一致。
三、小结与反思:
水果电池理论上能代替成品的电池,但其成本比较昂贵,虽然污染小了,付出的代价与使用价值不成正比,本着学习知识的态度,开展此次活动。
四、提出新的问题:希望科学家们制造出更环保的电池,为人类服务。
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