人教版新課標(biāo)九年級(jí)物理新實(shí)驗(yàn)與探究方法12個(gè)課題蘋(píng)果電池

1、課題 1：蘋(píng)果生電的實(shí)驗(yàn)一、內(nèi)容解讀一級(jí)主題“物質(zhì)”下的主題“物質(zhì)的屬性”下又有四個(gè)三級(jí)主題。其中第一個(gè)主題就是“能描述物質(zhì)的一些屬性。嘗試將這些屬性與日常生活中物質(zhì)的用途起來(lái)”。該主題第一點(diǎn)“描述物質(zhì)的一些屬性”屬于了解水平。該主題的第二點(diǎn)“嘗試將這種屬性與日常生活中物質(zhì)的用途起來(lái)”屬于操作水平。該主題通過(guò)理論實(shí)際，使得學(xué)生對(duì)自然界有了好奇，通過(guò)本課題“蘋(píng)果生電”的實(shí)驗(yàn)研究，培養(yǎng)學(xué)生樂(lè)于探索自然界現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)1課題目標(biāo)（1）了解生物體也可以產(chǎn)生電這一屬性以及影響這一屬性的因素。（2）經(jīng)歷擬訂簡(jiǎn)單的科學(xué)探究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案，體會(huì)應(yīng)用已知的科學(xué)規(guī)律去解釋某些具體問(wèn)題。具有初步的分析概括

2、能力（3）形成對(duì)自然界的好奇，領(lǐng)悟自然現(xiàn)象中的美妙，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理學(xué)。2背景描述我們知道水的需要水位差，同樣電荷的移動(dòng)也要有電勢(shì)差，一個(gè)電路中如要有電流就需要一種能維持這種電位差或電壓的裝置，這個(gè)裝置就是電源。化學(xué)電池是生活中常用的電源，世界上最早的化學(xué)電池是伏打設(shè)計(jì)并制成的，他把銀和鋅作為兩個(gè)電極食鹽溶液中，制成了最簡(jiǎn)單的化學(xué)電池伏打電池。是簡(jiǎn)單化學(xué)電池的原理圖，在這個(gè)電池中，一個(gè)電極是銅片，另一個(gè)電極是鋅片，電解質(zhì)是稀硫酸。化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在電解質(zhì)和電極之間，反應(yīng)使鋅電極帶上負(fù)電荷，銅電極帶上正電荷。因?yàn)閮蓚€(gè)電極帶異種電荷，它們之間就存在了電壓。電壓引起電荷。如果把兩個(gè)電極

3、用導(dǎo)線連到電路中，自由電荷在電位差（或電壓）作用下就會(huì)從電池的一個(gè)電極流向另一個(gè)電極，換句話說(shuō)，化學(xué)電池在導(dǎo)線中產(chǎn)生了電流。電荷通過(guò)電解質(zhì)流回，一個(gè)完整的回路。水果中的水果酸，它也是一種很好的電解質(zhì)，我們?cè)O(shè)想如果在一個(gè)蘋(píng)果中兩個(gè)電極，會(huì)象化學(xué)電池一樣能產(chǎn)生電壓呢？本課題就是利用蘋(píng)果制作化學(xué)電池，來(lái)研究蘋(píng)果能否產(chǎn)生電壓，以及決定蘋(píng)果所產(chǎn)生電壓大小的因素。二、材料器具1兩枚鍍鋅的釘子，約 10cm 長(zhǎng)兩片跟釘子大小差不多的銅片，3 根約 30cm 長(zhǎng)、兩端約 2cm 已剝?nèi)ソ^緣層的導(dǎo)線（材料），兩塊彈子球大小的黏土，4 只（帶彈簧），3 只蘋(píng)果（大小不一樣）2電流表（微安）、發(fā)光二極管（器具）三、

4、教學(xué)建議本課題是學(xué)生在學(xué)習(xí)了電流和電路后開(kāi)展的研究，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)知道了電流的概念及一些常用的電器元件，如電池、電流表、電壓表等。也知道了金屬中有自由移動(dòng)的電子，這些電子它們的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，一旦接上電池后，它們就受到了推動(dòng)，出現(xiàn)了定向移動(dòng)，于是形成了電流。同時(shí)學(xué)生也知道一些常用的電池及干電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。教師在此基礎(chǔ)上可以提出，除了干電池外，有沒(méi)有濕電池，從而提出化學(xué)電池的概念。在教學(xué)過(guò)程中教師可以向?qū)W生介紹一下電池產(chǎn)生的歷史，伏打電池的結(jié)構(gòu)和原理等。接著教師可以再提出這樣的問(wèn)題：水果也能制作電池，你也試試吧。哪種水果、電極組合好些？之后由學(xué)生討論尋找材料，在本課題中學(xué)生提出了用蘋(píng)果做電池，并

5、設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案。1 研究蘋(píng)果電池電流、電壓的大小和蘋(píng)果大小無(wú)關(guān)；2 研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極深度的關(guān)系；3 研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極大小的關(guān)系；4 研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極間距離的關(guān)系；5 研究蘋(píng)果電池的放電時(shí)間長(zhǎng)短；6 研究蘋(píng)果電池的驅(qū)動(dòng)能力。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是開(kāi)放式的探究實(shí)驗(yàn)，教師除了必要的指導(dǎo)外，都有學(xué)生來(lái)完成。提示：每一位同學(xué)體驗(yàn)完后要四、活動(dòng)展開(kāi)用棉花對(duì)線頭進(jìn)行處理后1動(dòng)手實(shí)踐，探究再讓另一位同學(xué)體驗(yàn)把一枚鍍鋅的釘子蘋(píng)果中，留出約 34cm 的釘子在蘋(píng)果外面，同時(shí)把一片銅片插進(jìn)蘋(píng)果。在釘子與銅片露在蘋(píng)果外面的一端連接上導(dǎo)線，叫三名同學(xué)上來(lái)，將兩根導(dǎo)線的另外一端放在學(xué)

6、生的舌頭上，三名同學(xué)都體驗(yàn)完后，讓他們談一談的感受。三位同學(xué)都回答舌頭感到有點(diǎn)麻。教師問(wèn)：為什么從插在蘋(píng)果上的釘子與銅片接出的導(dǎo)線放在舌頭上感覺(jué)到麻呢？2觀察議論，大膽猜想學(xué)生經(jīng)觀察討論后回答出是由于產(chǎn)生了電流的緣故后，教師繼續(xù)問(wèn)：（1）蘋(píng)果電池產(chǎn)生的電流、電壓的大小和哪些因素有關(guān)呢？（2）它又能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間呢？（3）蘋(píng)果電池能驅(qū)動(dòng)儀器和設(shè)備工作嗎？（4）采取怎樣的措施可以讓蘋(píng)果電池的電流（電壓）增加，更容易驅(qū)動(dòng)儀器和設(shè)備？建議：讓學(xué)生觀察整個(gè)裝置，學(xué)生相互議論：（1） 電極上的正負(fù)電荷蘋(píng)果電池和化學(xué)電池非常相似，化學(xué)電池由兩個(gè)電極組成，電極與電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使一個(gè)電極上帶負(fù)電荷，另一個(gè)電極

7、上帶正電荷。（2） 電流大小跟電極和蘋(píng)果接觸面的關(guān)系電極上帶的電荷越多電流越大，那么蘋(píng)果中的兩個(gè)電極增大，電極與果酸的接觸面積增大，反應(yīng)變得強(qiáng)烈，產(chǎn)生的電流（電壓）相應(yīng)增大。（3） 電流大小跟兩個(gè)電極相互之間的距離有何關(guān)系兩個(gè)電極越靠近，中間隔的果肉就越少，也就意味著兩個(gè)電極之間的電阻減小了，流相應(yīng)地就增大了，所以蘋(píng)果電池電流的大小還和兩個(gè)電極間的距離有關(guān)。（4） 蘋(píng)果的大小會(huì)對(duì)其產(chǎn)生的電流有影響呢？?jī)蓚€(gè)電極的大小一定時(shí)，一定的時(shí)間內(nèi)和兩極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的果酸的量是一定的，蘋(píng)果的大小對(duì)其產(chǎn)生的電流（電壓）的大小沒(méi)有影響。（5） 電流怎么會(huì)逐步消失了呢蘋(píng)果中的果酸均勻地分而在蘋(píng)果中，要與電極發(fā)生化

8、學(xué)反應(yīng)，要從蘋(píng)果的各個(gè)部位慢慢地到達(dá)電極附近，所以蘋(píng)果中的果酸要用很長(zhǎng)的時(shí)間才能被反應(yīng)完，相應(yīng)地電流也要持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間。正因反應(yīng)緩慢，所以產(chǎn)生的電流很小的，蘋(píng)果電池兩端的電壓也是比較小的。蘋(píng)果電池的電流估計(jì)只有幾十到幾百微安，電壓也只有零點(diǎn)幾伏，所以無(wú)法驅(qū)動(dòng)例如電子表、計(jì)算器，小電珠等儀器和設(shè)備?；瘜W(xué)電池中電極和電解質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電荷，電荷在完整的回路中形成了電流，溶液中的電解質(zhì)要逐漸地才能與電極接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)全部電解質(zhì)都發(fā)生反應(yīng)后就無(wú)法再產(chǎn)生電荷，電流也就消失了。日常生活中手電筒中的干電池是兩個(gè)或兩個(gè)以上的電池以串聯(lián)的方式連接在一起的，可以將兩個(gè)蘋(píng)果電池以串聯(lián)的方式連接在一起來(lái)增加

9、其電流和電壓，從而可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)儀器和設(shè)備。通過(guò)以上推測(cè)可以想到：蘋(píng)果電池產(chǎn)生的電流的大小和電極蘋(píng)果的深度，兩電極的大小，兩電極之是的距離有關(guān)，與蘋(píng)果的大小無(wú)關(guān)。蘋(píng)果電池產(chǎn)生的電流持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)。雖然蘋(píng)果電池產(chǎn)生電壓都比較弱，但我們可以將多個(gè)蘋(píng)果電池串聯(lián)以達(dá)到驅(qū)動(dòng)儀器和設(shè)備的目的。3啟示思路，破釋猜想通過(guò)怎樣的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)以上猜想呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要解決三個(gè)問(wèn)題。同學(xué)們討論了解決這三個(gè)問(wèn)題的各種可能方法：說(shuō)明：選擇 E 是考慮到同一品種的蘋(píng)果其性質(zhì)也有一定的差異，而同一個(gè)蘋(píng)果各部分之間的差異較??；（1）如何改變兩個(gè)電極的大??？學(xué)生 A：換用大小不同的釘子、銅片？學(xué)生 B：改變蘋(píng)果的釘子與銅片的深度來(lái)改

10、變兩個(gè)電度的大小。（2）如何讓蘋(píng)果的大小改變的比較明顯？學(xué)生 C：挑選個(gè)頭相差比較大的幾個(gè)蘋(píng)果做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生 D：將蘋(píng)果榨成汁，倒在燒杯中，通過(guò)改變燒杯中蘋(píng)果汁的量來(lái)改變蘋(píng)果的大小。學(xué)生 E：選一個(gè)大一點(diǎn)的蘋(píng)果，做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中用刀每次切去它的 1/4。（3）如何測(cè)蘋(píng)果電池產(chǎn)生的電流持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短？學(xué)生 F：電流表的示數(shù)，用秒表測(cè)一測(cè)電流表有示數(shù)的時(shí)間。學(xué)生 G：讓它驅(qū)動(dòng)電子表，看電子表能走多長(zhǎng)時(shí)間。不用心學(xué)生 H：將蘋(píng)果電池的正負(fù)極短路，每隔一段時(shí)間測(cè)一次電流的大小。教師建議：用學(xué)生 B、E、H 提出的方法外加用電子表測(cè)試蘋(píng)果電池的驅(qū)動(dòng)能力的方法來(lái)組成探究實(shí)驗(yàn)的方案。（1）研究蘋(píng)果電池電流、電壓

11、的大小和蘋(píng)果大小無(wú)關(guān)按照教師的建議，學(xué)生分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作：把蘋(píng)果、釘子、銅片、導(dǎo)線、電流表（電壓表）按照片所示接好，每測(cè)完一次電流和電壓，從蘋(píng)果上切去 1/4。將測(cè)得的電流和電壓值填入下表（表 1）。蘋(píng)果電流與蘋(píng)果大小的關(guān)系1201101001個(gè)3/4個(gè)1/2個(gè)1/4個(gè)蘋(píng)果電壓和蘋(píng)果大小的關(guān)系0.3 0.20.101個(gè)3/4個(gè)1/2個(gè)1/4個(gè)（2）研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極深度的關(guān)系在第一項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，換另一只蘋(píng)果，如所示，逐步將釘子、銅片插到蘋(píng)果中去，深一點(diǎn)，讀蘋(píng)果大小11/41/21/4短路電流 I（A）110105110120開(kāi)路電壓 U（V）0.280.250.250.28一

12、次電流和電壓的值，并將數(shù)據(jù)填入下表（表 2）。蘋(píng)果電流與電極深度的關(guān)系20010001厘米 2厘米 3厘米 4厘米 5厘米 6厘米蘋(píng)果電壓與電極深度的關(guān)系0.40.30.20.101厘米 2厘米 3厘米 4厘米 5厘米 6厘米（3）研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極大小的關(guān)系與第二項(xiàng)研究相比，是另一種改變電極大小的方法，選用寬度不同的銅片，保證每次接入電路時(shí)，銅片蘋(píng)果的深度是一樣的。將每次得到的電流和電壓值填入下表（表 3）。蘋(píng)果電流與電極寬度的關(guān)系蘋(píng)果電壓與電極寬度的關(guān)系1501005000.30.20.100.4厘米0.55厘米0.7厘米0.9厘米0.4厘米 0.55厘米 0.7厘米 0.9

13、厘米電極寬度 d（cm）0.40.550.70.9短路電流 I（A）90100110115開(kāi)路電壓 U（V）0.180.190.200.22電極深度 h（cm）123456短路電流 I（A）5070100130160180開(kāi)路電壓 U（V）0.120.180.220.270.300.34（4）研究蘋(píng)果電池電流、電壓大小與電極間距離的關(guān)系固定一個(gè)電極，將另一個(gè)電極沿直徑方向一方面移動(dòng)，以改變兩電極間的距離。或?qū)⒘硪浑姌O沿蘋(píng)果截面的圓周移動(dòng)，改變兩電極間的距離，并將每次測(cè)得的電流和電壓值填入下表（表 4）蘋(píng)果電壓與電極間距蘋(píng)果電流與電極間距的關(guān)系0.60.40.2020010004.6厘米3.3厘

14、米 1.8厘米 0.9厘米 4.6厘米3.3厘米1.8厘（5）研究蘋(píng)果電池的放電時(shí)間長(zhǎng)短將蘋(píng)果電池的兩個(gè)極直接用導(dǎo)線連接起來(lái)，每隔一定的時(shí)間測(cè)一次蘋(píng)果電池的電流和電壓，直到電放完為止。（6）研究蘋(píng)果電池的驅(qū)動(dòng)能力將音樂(lè)賀卡上的發(fā)光二極管拿下來(lái)，分別測(cè)試 1 個(gè)蘋(píng)果電池、2 個(gè)蘋(píng)果電池串聯(lián)，3 個(gè)蘋(píng)果電池串時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光的亮度。五、分析討論電極間的距離 L（cm）4.63.31.80.9短路電流 I（A）130140150170開(kāi)路電壓 U（V）0.220.300.350.40在研究蘋(píng)果產(chǎn)生的電流和電壓的大小與蘋(píng)果大小的關(guān)系時(shí)，是否保持電極的深度，電極的大小，電極的間距不變呢？簡(jiǎn)答：我們?cè)谘芯?/p>

15、幾個(gè)量之間的關(guān)系時(shí)，常確定某幾個(gè)量，然后研究剩下的兩個(gè)量之間的關(guān)系。這種方法我們稱(chēng)之為變量法。從我們得到的數(shù)據(jù)中可以分析得出蘋(píng)果產(chǎn)生的電流和電壓與蘋(píng)果的大小無(wú)關(guān)。但我們?cè)谘芯康倪^(guò)程當(dāng)中，因?yàn)楦淖兲O(píng)果的大小同時(shí)也改變了兩個(gè)電極之一間的距離。這個(gè)改變對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有一定的影響，但影響不是很大。從電極之間的間距對(duì)蘋(píng)果電流、電壓的影響數(shù)據(jù)中可以看出。其它的因素保持不變的。這些因素都做了充分考慮后，實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是可靠的。六、活動(dòng)延伸延伸 1 只有蘋(píng)果能產(chǎn)生電嗎？試一試橙子、橘子、西紅柿等其它水果。比較一下這些水果當(dāng)中哪一種產(chǎn)生的電流強(qiáng)，電壓高?；顒?dòng)要求：不同水果進(jìn)行比較時(shí)要保持兩種水果的量相同，而且為了減少

16、偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，且每一組實(shí)驗(yàn)時(shí)使水果的量不同?；顒?dòng)提示：不同種類(lèi)的水果形狀、大小可能不同，相互比較時(shí)，為了量的相同，可以先將所有的水果都榨成汁，然后將水果汁放在燒杯中進(jìn)行比較研究。提示：這一結(jié)論可以用來(lái)延伸 2 蘋(píng)果的成熟程度對(duì)蘋(píng)果電池的電流和電壓測(cè)試蘋(píng)果的成熟程度的大小有沒(méi)有影響呢？如果我們的假設(shè)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這一結(jié)論將有怎樣的實(shí)際意義呢？活動(dòng)要求：再進(jìn)行研究前，要求學(xué)生上網(wǎng)查資料，了解蘋(píng)果成熟過(guò)程中化學(xué)成份的變化。然后回到課題中，分析蘋(píng)果的成熟度對(duì)蘋(píng)果對(duì)有影響的因素。活動(dòng)提示：為保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性，到蘋(píng)果園去摘兩個(gè)同棵樹(shù)上的成熟程度不同的蘋(píng)果七、資

17、料集粹1電池的科學(xué)電池由兩個(gè)電極和電極之間的電解質(zhì)，因而電化學(xué)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括兩個(gè)方面：一是電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學(xué)，其中包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等，其中電解質(zhì)溶液的物理化學(xué)研究常稱(chēng)作電解質(zhì)溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學(xué)，其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后的極化性質(zhì)，也就是電極和電解質(zhì)界面上的電化學(xué)行為。電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會(huì)涉及到化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝置,也稱(chēng)為化學(xué)電池;但不是所有的電池都屬于此類(lèi)化學(xué)電池。（摘自）2微生物電池在探索微生物能源工作中，一些正在從事著微生物電池的研究。什么是微生物電池呢？它是一種用微生物的代謝產(chǎn)物，做電極活性物質(zhì)，從而獲取電能。從研究的進(jìn)展看，做為微生物電