水果電池探秘.

1、第五屆中學(xué)生數(shù)理化學(xué)科能力展示活動參賽論文水果電池探秘山東省泰安市肥城市邊院鎮(zhèn)初級中學(xué)初三七班張震指導(dǎo)教師趙永強(qiáng)水果電池探秘山東省泰安市肥城市邊院鎮(zhèn)初級中學(xué)初三七班張震指導(dǎo)教師趙永強(qiáng)摘要 我們主要探究的內(nèi)容是影響水果電池電壓的主要因素。我們分別就水果本身特性、電極插入深度、電極橫截面積以及兩電極之間的距離這四大方面進(jìn)行了探究。我們主要利用課余時間進(jìn)行親自實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，記錄并分析數(shù)據(jù)，查閱相關(guān)背景資料等方法更進(jìn)一步地了解了上述因素對水果電池電壓影響的大小以及電壓的變化趨勢，從相對客觀的角度深入剖析水果電池，并在整個過程中體會科學(xué)探究的精神，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，從中增長知識，樂在其中，學(xué)

2、以致用。關(guān)鍵詞 水果電池水果特性電極插入深度電極橫截面積兩電極之間的距離研究背景在前不久的物理課上，我們進(jìn)行了對“電壓”這一知識的學(xué)習(xí)。在課堂上，我們初步進(jìn)行了對水果電池的研究，但沒有進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)操作。由于同學(xué)們所使用的水果不同，電極插入深度以及兩電極間的距離都不盡相同，因而產(chǎn)生了不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。對于這些結(jié)果，我們進(jìn)行了質(zhì)疑與初步分析。通過前期對水果電池有關(guān)知識的查找與總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)：大部分的文獻(xiàn)資料均只能給予我們理論上的知識分析但往往忽略了水果電池的實(shí)際應(yīng)用。由于對水果電池探秘的共同興趣，我們結(jié)成小組進(jìn)行了對影響水果電池電壓因素的基本分類，并設(shè)計實(shí)驗(yàn)，希望能夠以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來更直觀地進(jìn)行分析論

3、證，并從中發(fā)現(xiàn)新的問題，不斷探究，不斷學(xué)習(xí)。研究內(nèi)容我們主要探究的內(nèi)容是影響水果電池電壓的主要因素。對于水果電池的研究，不僅涉及到物理方面的知識，還涉及到一些相關(guān)的化學(xué)知識。研究水果電池，可以使我們從中建立學(xué)科間的聯(lián)系，對水果電池進(jìn)行分析與改良，更加有效地發(fā)掘并利用其在生活中的價值。實(shí)驗(yàn)報告一、實(shí)驗(yàn)名稱水果電池探秘二、實(shí)驗(yàn)日期2013 年 3月 26日實(shí)驗(yàn)員張震三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^制作并測量不同形式的“水果電池”，研究“水果電池”的電壓與哪些因素有關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)器材電壓表一個；不同粗細(xì)（直徑）的銅、鋅電極一宗；導(dǎo)線若干根；各種水果若干枚。五、實(shí)驗(yàn)猜想1、水果電池的電壓與水果的種類有關(guān)；2、水果電池的

4、電壓與兩電極之間的距離有關(guān)；3、水果電池的電壓與兩電極插入水果的深度有關(guān)；4、水果電池的電壓與兩電極的粗細(xì)（直徑）有關(guān)。六、實(shí)驗(yàn)過程及紀(jì)錄1、在保證水果電池的電壓與兩電極之間的距離、水果電池的電壓與兩電極插入水果的深度以及水果電池的電壓與兩電極的粗細(xì)（直徑）不變的前提下，選擇五種不同的水果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)見表一。表 一序號12345水果種類橘子蘋果梨西紅柿獼猴桃距離（ cm）44444插入深度（ cm）22222電極直徑小小小小小電壓（ V）0.050.10.10.250.32、以獼猴桃為對象，在保證水果電池的電壓與兩電極插入水果的深度以及水果電池的電壓與兩電極的粗細(xì)（直徑）不變的前提下，調(diào)

5、整電極的間距進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)見表二。表二序號1234水果種類獼猴桃獼猴桃獼猴桃獼猴桃距離（ cm）0.5245插入深度（ cm）2222電極直徑小小小小電壓（ V）0.40.310.30.33、以獼猴桃為對象，在保證水果電池的電壓與兩電極之間的距離以及水果電池的電壓與兩電極的粗細(xì)（直徑）不變的前提下，調(diào)整電極的插入深度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)見表三。表三序號123水果種類獼猴桃獼猴桃獼猴桃距離（ cm）555插入深度（ cm）22.93.4電極直徑小小小電壓（ V）0.30.450.54、以獼猴桃為對象，在保證水果電池的電壓與兩電極之間的距離以及水果電池的電壓與兩電極插入水果的深度不變的前提下，調(diào)

6、整電極的粗細(xì)（直徑）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)見表四。表四序號12水果種類獼猴桃獼猴桃距離（ cm）55插入深度（ cm）22電極直徑小大電壓（ V）0.40.4七、分析與論證1、由表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)兩電極之間的距離、電極插入深度和電極粗細(xì)都相同時，不同種水果產(chǎn)生的電壓不同，產(chǎn)生電壓的大小由大到小依次是：獼猴桃、西紅柿、蘋果、梨、橘子?？赡艿脑颍核剿?，產(chǎn)生的電壓越大，水果越軟，產(chǎn)生的電壓越大，與該種水果的含水量及含糖量無關(guān)（反例：梨） ；還可能與該種水果的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)（如橘子、西紅柿）。理論依據(jù)：能夠做電解液的是酸、堿、鹽的水溶液，所以水果中含酸的濃度越高，產(chǎn)生的電壓就越大。2、由表二數(shù)據(jù)可知：電

7、極插入的深度一定時，兩電極間的距離越大，產(chǎn)生的電壓越小。可能的原因：電極吸引電荷的能力（或者說電級對電荷的控制力）是一定的，兩電極之間的距離越大，電極對電荷的吸引力就越小，所吸引的電荷數(shù)就越少，所以電壓就越小。另外兩電極之間的距離越大，正電荷與電子相互移動的阻力就越大，移動的速度就越慢，所以電流就越小。3、由表三數(shù)據(jù)可知，兩電極間的距離一定時，電極插入的深度越深，產(chǎn)生的電壓越大?？赡艿脑颍弘姌O插入的越深， 與水果的接觸面積就越大， 可以吸引電荷的面積就越大，對電荷的吸引力變大，所吸引的電荷數(shù)就越多，所以電壓就越大。4、由表四數(shù)據(jù)可知，插入電極的粗細(xì)對產(chǎn)生電壓的大小沒有影響（測量精度）或影響較

8、小?？赡艿脑颍翰迦腚姌O的粗細(xì)對兩電極之間的距離和電極與水果接觸的面積影響很小，所以吸引電荷的能力沒有太大差別，因此電壓幾乎沒有變化。5、對比表二和表三的數(shù)據(jù)，分析可知：水果電池電壓的大小，受兩電極與電解液的接觸面積影響較大。八、結(jié)論1、當(dāng)兩電極之間的距離、電極插入深度和電極粗細(xì)都相同時，介質(zhì)含酸的濃度越高，產(chǎn)生電壓越大。2、當(dāng)電極插入的深度一定時，兩電極間的距離越大，產(chǎn)生的電壓越小。3、當(dāng)兩電極間的距離一定時，電極插入的越深，產(chǎn)生的電壓越大。即水果類電池的電壓大小與其與某種電解質(zhì)接觸的面積成正比。4、插入電極的粗細(xì)（在一定范圍內(nèi)）對產(chǎn)生電壓的大小影響很微小，幾乎可以忽略不計。研究總結(jié)在對實(shí)驗(yàn)

9、進(jìn)行分析后我們不難發(fā)現(xiàn)：若想提高水果類電池的電壓，比較有效的方法是盡量增大電極與電解液的接觸面積并且根據(jù)水果本身特性，選擇含酸的濃度較高的水果進(jìn)行水果電池的制作。我們認(rèn)為，水果電池的制作不應(yīng)簡單地停留在利用水果實(shí)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更應(yīng)該利用水果本身導(dǎo)電的特性進(jìn)行實(shí)際的大規(guī)模生產(chǎn)與廣泛利用。首先，我們可以設(shè)法對不同水果的導(dǎo)電性能進(jìn)行進(jìn)一步較全面的實(shí)驗(yàn)探究，尋找最佳介質(zhì)。其次，我們可以調(diào)整電極與電解液的接觸面積，提高水果類電池的電壓，增效加益。對于推廣水果電池，并不只是簡單的興趣使然，更重要的是，相比于普通電池，水果電池具有如下優(yōu)勢：1、眾所周知，現(xiàn)在市場上電池的主要類型是干電池、蓄電池、鋰電池等難以降

10、解的化學(xué)能電池。水果導(dǎo)電同樣是利用化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，但水果無公害，使用后的處理相對比較方便與環(huán)保，可以盡量避免由于對普通電池的分類回收處理不當(dāng)而導(dǎo)致的環(huán)境破壞。2、水果電池屬于新型電池，能夠吸引消費(fèi)者興趣。現(xiàn)今，人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，水果電池將會成為人們更好的選擇。3、水果電池的成分為水果電解液。市面上有許多摻有水果成分的用品，不僅是食品，日用品也是比比皆是。如果水果電池能夠以“果香芬芳”的天然條件，吸引消費(fèi)者，那么水果電池的廣泛推廣則指日可待。當(dāng)然，我們在進(jìn)行水果電池的制作中，也必須要考慮到如下問題：1、水果電解液在日常使用中，勢必會發(fā)生變質(zhì)的現(xiàn)象，如何解決這一問題是水果電池制作的關(guān)鍵之一。我

11、們認(rèn)為，使用防腐添加劑是解決此問題的方法之一。但防腐添加劑是否會對水果導(dǎo)電性能產(chǎn)生影響？如，水果電解液中的物質(zhì)是否會與防腐添加劑發(fā)生反應(yīng)？防腐添加劑是否會降低水果電池的導(dǎo)電性？何種防腐添加劑適宜用于水果電解液的防腐中？適宜的防腐添加劑是否廉價易得？這些都是我們需要進(jìn)一步探討的問題。2、腐爛的水果是否具有導(dǎo)電性還有待探究。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們沒有進(jìn)行對腐熟水果導(dǎo)電性能的研究。但在實(shí)際生活中，腐爛的水果可以成為很好的肥料，那么，它的導(dǎo)電性能是否也沒有改變呢？若能夠以腐爛水果制作水果電池則能避免種植的水果腐爛后只能大批處理的浪費(fèi)現(xiàn)象，有效地利用資源。3、電解液的提取問題同樣不可忽視。畢竟，水果種植的第一目的是