论文总字数：13330字

摘 要

“水果电池”制作简单，成本低廉，取材方便，现象直观，知识延伸可深可浅，体现化学与物理、生物学科的交叉、渗透和综合，已成为低至小学，高到中学常见的学生探究实验的选题之一。本文依据原电池的基本原理，并采用控制变量法探究了蔬果种类 、电极间距 、电极插入深度等因素对蔬果电池电压和电流的影响。通过对一系列水果在不同条件下的电压，电流的比较，确定最佳实验条件。

关 键 词：趣味实验，蔬果，原电池，实验条件

Abstract：The experiments of Fruit battery is simple, low cost, convenient, and the phenomenon is intuitive, the knowledge can be extended as needed, it requires comprehensive knowledges such as physics, chemistry, and biology. It has become one of common experiments in elementary school and middle school. In this thesis, basic principle of galvanic cell is used to explore the influence factors, such as the space, the depth of the electrode, and the species of fruits or vegetables we chooses. At the same time, voltage and current are determined in different conditions which can offer the optimum results for the student to carry on.

Keywords：research-based experiments, fruits and vegetables, galvanic, experimental conditions

目 录

1 前言 5

1.1 探究性实验的意义 5

1.2 电池研究的背景 6

1.3 蔬菜水果电池的研究现状 7

1.4 蔬果电池的实验原理 8

2 实验部分 8

2.1 仪器与试剂 8

2.2 实验装置图 8

2.3 实验步骤 9

3 结果与讨论 9

3.1 橙子电池的研究 9

3.2 西红柿电池的研究 10

3.3 苹果电池的研究 12

3.4 土豆电池的研究 13

3.5 黄瓜电池的研究 15

3.6 时间对蔬果原电池的影响 16

4结论 17

参 考 文 献 18

致谢............................................................20

1 前言

1999年《日本经济新闻》曾报道说，日本京都大学研究人员最新开发出水果燃料电池，将这种电池电极插到苹果等水果上，就可以使发光二极管亮一个晚上。在索尼科技馆里，一块“水果电池”引起众多参观者的兴趣，由此开始，科研人员开始对各种水果以及蔬菜电池进行了大量的研究。同时，水果电池取材方便，贴近生活，利用生活中常见的东西进行实验，容易吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣和创造力，有利于学生更好地参与和融入实验，充分体现了新课标提倡的生活化的教学特点，且实验不需要化学试剂，非常环保，也在无形中培养了学生的环保意识，该实验经常被作为中小学生的课外探究性实验。

1.1 探究性实验的意义

在国家教育部新制订的《普通高中化学新课程标准（实验）》（以下简称“新课程标准”）中指出“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，培养学生的创新精神和实践能力。”这就要求学生掌握必要的化学实验技能，体验了解化学科学研究的一般方法和过程，认识到实验在化学学习和研究中的重要作用。

心理学研究表明：兴趣是影响学习的直接动力。化学学科的重要特征之一是以实验为基础。趣味实验将兴趣与实验有机结合，以学生熟知生活为背景，以实验为平台，必将大大提高学生化学实验能力，激发学生自主探究化学知识积极性。心理学认为，学习兴趣是人们以学习需要为基础的求知识、探究事物的心理倾向，是个体活动内在动力，它能使个体对学习活动保持注意，并带有积极的情绪色彩，它可看作是学习的内在动机，是推动学生探求知识的一种意识倾向性 ^[1]。化学学习兴趣是指“学生对化学学习的一种带有情绪色彩的特殊的活动倾向，它是促进学生探究物质及其变化规律性的一种重要内在动力，具有较强的动机功能”^[2]。

学习过程是理性与非理性、智力因素与非智力因素相互统一发展的过程。现代心理学研究表明，情感因素是人们接受信息渠道的阀门，积极的情感是学生认识活动的“能源”和“发动机”。处于身心发展时期的中学生，很容易被新异现象或内容吸引。教师可以教学是抓住这一心理特征，利用趣味实验的特异现象，引起学生的好奇，调动学生的情感，激发学生学习兴趣。通过实验不仅可以让学生观察到生动、有趣的化学反应现象，了解物质变化的事实，更加强了学生对所学知识的理解，同时还可以培养和提高学生动脑动手的能力、实事求是的科学态度和严肃认真的科学习惯。

新课程的不断推进，人们也在不断的接受新课程的理念，并物化成各种具体的教学行为活动。当前的学生虽然已经具备一定的科学探究的基础知识，探究能力也不断提高，但与期望还存在相当的差距。只有坚持不懈，才能走出一条成功之路。要达到科学探究教学目标，除了把握课堂教学策略，还应该以教学评价为导向，联动全社会，开发和利用各种课程资源，坚持课内探究与课外探究相结合，坚持实验探究、调查探究和理论探究相结合，共同提高学生科学素养。[美]艾伦·柯林斯就说过：“这（科学探究）是一种费时的教学，但如果我们的目标是培养学生能创造性地解决问题和发现理论，那么这是我们所拥有的唯一方法”。

蔬果原电池探究实验，在化学人教版必修加选修第二册学生实验就有番茄电池选作实验；高中物理人教版选3-1第二章恒定电流中的闭合电路欧姆定律是教学中的重点和难点，教科书也提到了用马铃薯西红柿等自制水果电池，辅助学生理解。由此可见蔬果电池做为兼容化学、物理、生物的趣味实验在教育中，在课堂中具有巨大的意义

1.2 电池研究的背景

21世纪能源已经成为经济发展中最重要的硬件条件，而电池是最简便的能源载体^[3]。大到航天飞机，小到普通的音乐卡都需要电池的能量支持^[4]。现代人们对生活质量要求越来越高，人们生活中不可或缺的随身物品无污染环保电池。这便使便捷、清洁的水果电池有了发展空间。美国、日本和欧洲相继拟订开发绿色电池的计划，美国投资10亿美元，发展电池应用于航天的科学队伍达千人以上；欧洲也在开发宇宙飞用燃料电池，国际上正在试验把燃料电池转向民用，主要考虑是环保上是否绿色，经济上是否可行。国际燃料电池公司(International Fuel， Cell，Inc．)已在纽约建成一个功率4.8MW的燃料电池电力站，该电力站以磷酸为电解质，用天然气或石脑油做为燃料，用高温水蒸气和燃料反应生成氢和一氧化碳的改制气后进入电池，在170℃和0.17MPa压强下工作。在日本东京建成了一个性质相同的电站，功率为5MW。美国国际部门已制定一整套用于军事目的，且可移动搬迁的电池电力站，用醇和柴油改制气供给电池。日本在1990年前就投资了170亿日元，用于开发燃料电池电力站，已建成电池的功率达11MW。在欧洲，德国西门子公司(Siemens，A．G．)制造的碱性氢氧燃烧电池，实际功率为7.5～25MW。前述所有电池放电时发生氧化还原反应，把化学能转化为电能。

自从亚历山德罗·伏特设计并改进了第一块电池“伏特堆”以来，在人们不断的改进下电池现在已经普遍应用到了人们的生活中。例如我们手机中的电池内置、例如各种计算器，闹钟，用电器中的电池。人们对电池已经产生强烈的依赖感，我们的生活离开了电池就会一片混乱。从玩具到家电，从汽车到飞机、火箭卫星等无不充斥着电池的身影，电池启动的这些生活必需品，给人类带来了便捷和快乐。化学电池是通过电化学反应，把正负两极活性物质的化学能转化为电能的一类装置。经过长期地研究发展，化学电池迎来了品种繁多，型号数量众多，应用广泛的局面。电池无时无刻不在为我们美好生活服务，但同时也给我们带来了诸多烦恼。

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