老师在课堂上演示了“制作水果电池”的趣味实验:如图1所示,找一根5厘米长的铜片,再从废干电池上剪下一条2毫米宽的锌皮,刮净,把铜片和锌皮插入苹果里,取两根导线,把它们的一端分别接在水果电池的两极上,另一端接在电压表的正负接线柱上,同学们惊奇地发现电压表的指针偏转了,说明水果电池铜片与锌片之间有电压存在。
这一奇妙现象激起了科技迷小明和小亮的极大兴趣,针对“水果电池的电压大小与哪些因素有关”这一问题,他们决定进行一番科学探究。
猜想与假设:
1.可能与两金属片之间的距离有关;2.可能与两金属片插入水果的深度有关;3.可能与水果的种类有关;4.可能与水果的酸度有关;5.可能与两金属片插入水果的面积大小有关;6.可能与金属片的种类有关……
制定计划与设计实验:
根据猜想可知,水果电池的电压可能与多个因素有关,要研究与其中一个因素是否有关时,必须采用___________这一科学研究方法。
请你选择其中的两个因素,帮助这两位同学设计方案研究与它们的关系:
_______________________________________________________________________.
进行实验与收集证据:
电极 | 水果 | |||
正极 | 负极 | 菠萝 | 苹果 | 猕猴桃 |
铜 | 铝 | 0.2V | 0.1 V | 0.1 V |
铜 | 铁 | 0.1 V | 0.05V | 0.1 V |
铝 | 铁 | 0.02V | 0.01V | 0.05V |
分析与论证:两位同学探究的是猜想______和______,他们的猜想是_____(选填“正确”或“错误”)。
评估:1.水果电池的电压较低,如何产生更高的电压?
2.小明选用一个冰冻的西红柿做实验,他发现电压特别的小,对此你可以提出什么猜想?猜想的依据是什么?
【提示】当一个物理量与多个因素可能有关时,要研究与其中一个因素的关系,应该保持其它因素相同,而只改变这一因素,从而进行研究,这种研究问题的方法称为控制变量法。
根据实验数据可以看出,选取了不同的金属片作为电极、不同的水果来做实验,可知是研究与金属的种类、水果的种类之间的关系。选用不同的金属片与不同的水果时,电压不相等,说明电压这两个因素有关。
如果把几节干电池串联起来,电压就大于一节干电池的电压,同样道理,如果把几个水果电池串联,就得到较高的电压,可以根据需要串联不同个数的水果电池得到所需电压。
冰冻的西红柿与普通西红柿的区别在于温度不同,因而可从温度方面进行猜想。
【答案】控制变量法
方案一:探究电压与两金属片插入深度的关系
当两块金属片插入苹果某一深度时,观察并记录电压表的示数。在同一位置,改变两块金属片插入的深度,再观察并记录电压表的示数。比较两次电压表示数的大小与深度的关系。
方案二:探究电压与两金属片之间的距离的关系
当两块金属片相距一定的距离插入苹果,记下插入的深度,观察并记录电压表的示数,改变两块金属片间的距离,仍插入相同的深度,再观察并记录电压表的示数。比较两次电压表示数的大小与距离的关系。
3 6 正确 将几个水果电池串联起来 水果电池的电压可能与温度有关。依据:温度越低,水果中的自由离子移动速度就会减慢。
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