于俊亭

探究的學(xué)習(xí)方式是新課程所倡導(dǎo)的，而探究學(xué)習(xí)的起點(diǎn)是問題，教師需提出恰當(dāng)?shù)膯栴}針對(duì)課本中的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的實(shí)踐提出問題，筆者認(rèn)為是一個(gè)可行的方法. 本文以“自來水電池”的探究為例，敘述探究的過程.

人教版高中物理教科書選修3-1“實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”一節(jié)，介紹了根據(jù)閉合電路歐姆定律，利用“安阻法”測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.教科書指出，水果電池內(nèi)阻比較大容易測(cè)量，但是由于化學(xué)反應(yīng)正極附近會(huì)析出氣體（氫氣），在一定程度上使正極與電解質(zhì)溶液（果汁）隔離，明顯地改變了內(nèi)阻.筆者設(shè)想如果用水代替果汁，因?yàn)橛锌諝饫锏难鯕馊芙庥谒?，原來發(fā)生在水果電池正極上的析氫腐蝕，在水電池正極上就變成吸氧腐蝕，水電池正極上就不會(huì)有氣體析出[1]，水電池的內(nèi)阻就可能保持穩(wěn)定了.試一試吧，果真如此.是否已有文獻(xiàn)對(duì)水電池作了介紹？研究狀況如何？筆者在中國(guó)知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)庫(kù)上搜索后發(fā)現(xiàn)，僅有兩個(gè)可供參考的文獻(xiàn)[2][3].文獻(xiàn)2介紹了指導(dǎo)學(xué)生自制自來水電池儀和用它來探究水果電池性能的方法，文獻(xiàn)3用自制的自來水電池裝置，根據(jù)閉合電路歐姆定律測(cè)定了電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，但是這兩個(gè)文獻(xiàn)均未對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.我們知道“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，一是要求在實(shí)驗(yàn)過程中電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻要保持穩(wěn)定，二是要求電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)盡可能大，內(nèi)阻大小適中.為了設(shè)計(jì)出能滿足實(shí)驗(yàn)需要的自來水電池，有必要對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.現(xiàn)把筆者的探究結(jié)果報(bào)告如下.

一、實(shí)驗(yàn)器材

萬用電表一只，長(zhǎng)6cm、寬3cm的銅板、鐵板和鋅板各一塊，帶鱷魚夾的導(dǎo)線，砂紙，自來水，經(jīng)過凈水器處理后的純凈水.

二、實(shí)驗(yàn)探究與結(jié)果

1. 不同電極對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

用砂紙清潔銅板、鐵板和鋅板的表面并將它們組合成不同的電極，平行插入到自來水中，插入深度和電極間距皆相同.用導(dǎo)線將兩電極與多用電表直流電壓擋相連，讀出自來水電池的電動(dòng)勢(shì).測(cè)量結(jié)果表明，和原電池一樣，兩電極材料的金屬活潑性相差越大，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)就越大.在這里，銅與鋅的金屬活潑性相差最大，電動(dòng)勢(shì)最大，其數(shù)值可達(dá)0.9伏以上.

2. 電極與水的接觸面積對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

改變電極插入水中的深度也就是改變了電極與水的接觸面積.表1是自來水和純凈水的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)告訴我們，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小跟電極與水的接觸面積有關(guān)，接觸面積越大，電動(dòng)勢(shì)就越大，但是在電動(dòng)勢(shì)增大到一定數(shù)值后不再繼續(xù)增大.表1中的數(shù)據(jù)還告訴我們，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟正極浸入水中的面積有顯著關(guān)系.所以在制作自來水電池裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能增大正極與水的接觸面積.文獻(xiàn)3巧妙地選用不銹鋼茶盅作自來水電池的正極，鍍鋅鐵絲作負(fù)極，極大地增大了正極與水的接觸面積，從而得到了能滿足實(shí)驗(yàn)需要的電動(dòng)勢(shì).我認(rèn)為，如果在實(shí)驗(yàn)中用J0409型靈敏電流表（量程300μA，內(nèi)阻100Ω）代替J0415型直流微安表（量程200μA，內(nèi)阻500Ω），測(cè)量起來會(huì)更準(zhǔn)確方便.

表1 以不同方式插入Cu-Zn電極時(shí)自來水電池的電動(dòng)勢(shì)及其變化情況，電極間距3cm

3. 電極間距對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小是否與兩電極之間的距離有關(guān)？將銅鋅電極全部浸入水中，改變兩電極之間的距離，讀出多用電表的示數(shù)，表2是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù).可以看出，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟兩電極之間的距離有關(guān)，電極間距越小其電動(dòng)勢(shì)越大.

表2 Cu-Zn電極自來水電池的電動(dòng)勢(shì)

4. 影響自來水電池內(nèi)阻的因素分析

由于在自來水電池的正極上無氣體析出，所以它的內(nèi)阻能保持穩(wěn)定，這樣自來水電池的內(nèi)阻就是兩電極之間水的電阻了.根據(jù)歐姆定律R=ρL/S可知，增加電極間距，相當(dāng)于增加導(dǎo)體長(zhǎng)度，自來水電池的內(nèi)阻就增大；增加電極與水的接觸面積，相當(dāng)于增大導(dǎo)體橫截面積，自來水電池的內(nèi)阻就減小.

三、結(jié)論

綜上所述，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟電極材料、電極間距、電極特別是正極與水的接觸面積有關(guān)；內(nèi)阻的大小跟電極間距、電極與水的接觸面積有關(guān).用自來水電池取代水果電池更經(jīng)濟(jì)環(huán)保，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加理想，值得推廣使用.

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏寶明.金屬腐蝕理論及應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984：93-112.

[2] 樂菁.自制自來水電池儀[J].物理教學(xué)探討，2012（4）：58-59.

[3] 朱向陽，郭訓(xùn)盛.測(cè)定自來水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2011（12）：30-31.endprint

探究的學(xué)習(xí)方式是新課程所倡導(dǎo)的，而探究學(xué)習(xí)的起點(diǎn)是問題，教師需提出恰當(dāng)?shù)膯栴}針對(duì)課本中的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的實(shí)踐提出問題，筆者認(rèn)為是一個(gè)可行的方法. 本文以“自來水電池”的探究為例，敘述探究的過程.

人教版高中物理教科書選修3-1“實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”一節(jié)，介紹了根據(jù)閉合電路歐姆定律，利用“安阻法”測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.教科書指出，水果電池內(nèi)阻比較大容易測(cè)量，但是由于化學(xué)反應(yīng)正極附近會(huì)析出氣體（氫氣），在一定程度上使正極與電解質(zhì)溶液（果汁）隔離，明顯地改變了內(nèi)阻.筆者設(shè)想如果用水代替果汁，因?yàn)橛锌諝饫锏难鯕馊芙庥谒?，原來發(fā)生在水果電池正極上的析氫腐蝕，在水電池正極上就變成吸氧腐蝕，水電池正極上就不會(huì)有氣體析出[1]，水電池的內(nèi)阻就可能保持穩(wěn)定了.試一試吧，果真如此.是否已有文獻(xiàn)對(duì)水電池作了介紹？研究狀況如何？筆者在中國(guó)知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)庫(kù)上搜索后發(fā)現(xiàn)，僅有兩個(gè)可供參考的文獻(xiàn)[2][3].文獻(xiàn)2介紹了指導(dǎo)學(xué)生自制自來水電池儀和用它來探究水果電池性能的方法，文獻(xiàn)3用自制的自來水電池裝置，根據(jù)閉合電路歐姆定律測(cè)定了電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，但是這兩個(gè)文獻(xiàn)均未對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.我們知道“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，一是要求在實(shí)驗(yàn)過程中電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻要保持穩(wěn)定，二是要求電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)盡可能大，內(nèi)阻大小適中.為了設(shè)計(jì)出能滿足實(shí)驗(yàn)需要的自來水電池，有必要對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.現(xiàn)把筆者的探究結(jié)果報(bào)告如下.

一、實(shí)驗(yàn)器材

萬用電表一只，長(zhǎng)6cm、寬3cm的銅板、鐵板和鋅板各一塊，帶鱷魚夾的導(dǎo)線，砂紙，自來水，經(jīng)過凈水器處理后的純凈水.

二、實(shí)驗(yàn)探究與結(jié)果

1. 不同電極對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

用砂紙清潔銅板、鐵板和鋅板的表面并將它們組合成不同的電極，平行插入到自來水中，插入深度和電極間距皆相同.用導(dǎo)線將兩電極與多用電表直流電壓擋相連，讀出自來水電池的電動(dòng)勢(shì).測(cè)量結(jié)果表明，和原電池一樣，兩電極材料的金屬活潑性相差越大，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)就越大.在這里，銅與鋅的金屬活潑性相差最大，電動(dòng)勢(shì)最大，其數(shù)值可達(dá)0.9伏以上.

2. 電極與水的接觸面積對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

改變電極插入水中的深度也就是改變了電極與水的接觸面積.表1是自來水和純凈水的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)告訴我們，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小跟電極與水的接觸面積有關(guān)，接觸面積越大，電動(dòng)勢(shì)就越大，但是在電動(dòng)勢(shì)增大到一定數(shù)值后不再繼續(xù)增大.表1中的數(shù)據(jù)還告訴我們，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟正極浸入水中的面積有顯著關(guān)系.所以在制作自來水電池裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能增大正極與水的接觸面積.文獻(xiàn)3巧妙地選用不銹鋼茶盅作自來水電池的正極，鍍鋅鐵絲作負(fù)極，極大地增大了正極與水的接觸面積，從而得到了能滿足實(shí)驗(yàn)需要的電動(dòng)勢(shì).我認(rèn)為，如果在實(shí)驗(yàn)中用J0409型靈敏電流表（量程300μA，內(nèi)阻100Ω）代替J0415型直流微安表（量程200μA，內(nèi)阻500Ω），測(cè)量起來會(huì)更準(zhǔn)確方便.

表1 以不同方式插入Cu-Zn電極時(shí)自來水電池的電動(dòng)勢(shì)及其變化情況，電極間距3cm

3. 電極間距對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小是否與兩電極之間的距離有關(guān)？將銅鋅電極全部浸入水中，改變兩電極之間的距離，讀出多用電表的示數(shù)，表2是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù).可以看出，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟兩電極之間的距離有關(guān)，電極間距越小其電動(dòng)勢(shì)越大.

表2 Cu-Zn電極自來水電池的電動(dòng)勢(shì)

4. 影響自來水電池內(nèi)阻的因素分析

由于在自來水電池的正極上無氣體析出，所以它的內(nèi)阻能保持穩(wěn)定，這樣自來水電池的內(nèi)阻就是兩電極之間水的電阻了.根據(jù)歐姆定律R=ρL/S可知，增加電極間距，相當(dāng)于增加導(dǎo)體長(zhǎng)度，自來水電池的內(nèi)阻就增大；增加電極與水的接觸面積，相當(dāng)于增大導(dǎo)體橫截面積，自來水電池的內(nèi)阻就減小.

三、結(jié)論

綜上所述，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟電極材料、電極間距、電極特別是正極與水的接觸面積有關(guān)；內(nèi)阻的大小跟電極間距、電極與水的接觸面積有關(guān).用自來水電池取代水果電池更經(jīng)濟(jì)環(huán)保，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加理想，值得推廣使用.

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏寶明.金屬腐蝕理論及應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984：93-112.

[2] 樂菁.自制自來水電池儀[J].物理教學(xué)探討，2012（4）：58-59.

[3] 朱向陽，郭訓(xùn)盛.測(cè)定自來水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2011（12）：30-31.endprint

探究的學(xué)習(xí)方式是新課程所倡導(dǎo)的，而探究學(xué)習(xí)的起點(diǎn)是問題，教師需提出恰當(dāng)?shù)膯栴}針對(duì)課本中的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的實(shí)踐提出問題，筆者認(rèn)為是一個(gè)可行的方法. 本文以“自來水電池”的探究為例，敘述探究的過程.

人教版高中物理教科書選修3-1“實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”一節(jié)，介紹了根據(jù)閉合電路歐姆定律，利用“安阻法”測(cè)定水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.教科書指出，水果電池內(nèi)阻比較大容易測(cè)量，但是由于化學(xué)反應(yīng)正極附近會(huì)析出氣體（氫氣），在一定程度上使正極與電解質(zhì)溶液（果汁）隔離，明顯地改變了內(nèi)阻.筆者設(shè)想如果用水代替果汁，因?yàn)橛锌諝饫锏难鯕馊芙庥谒校瓉戆l(fā)生在水果電池正極上的析氫腐蝕，在水電池正極上就變成吸氧腐蝕，水電池正極上就不會(huì)有氣體析出[1]，水電池的內(nèi)阻就可能保持穩(wěn)定了.試一試吧，果真如此.是否已有文獻(xiàn)對(duì)水電池作了介紹？研究狀況如何？筆者在中國(guó)知網(wǎng)和萬方數(shù)據(jù)庫(kù)上搜索后發(fā)現(xiàn)，僅有兩個(gè)可供參考的文獻(xiàn)[2][3].文獻(xiàn)2介紹了指導(dǎo)學(xué)生自制自來水電池儀和用它來探究水果電池性能的方法，文獻(xiàn)3用自制的自來水電池裝置，根據(jù)閉合電路歐姆定律測(cè)定了電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，但是這兩個(gè)文獻(xiàn)均未對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.我們知道“測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，一是要求在實(shí)驗(yàn)過程中電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻要保持穩(wěn)定，二是要求電池的電動(dòng)勢(shì)應(yīng)盡可能大，內(nèi)阻大小適中.為了設(shè)計(jì)出能滿足實(shí)驗(yàn)需要的自來水電池，有必要對(duì)影響自來水電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的因素進(jìn)行研究.現(xiàn)把筆者的探究結(jié)果報(bào)告如下.

一、實(shí)驗(yàn)器材

萬用電表一只，長(zhǎng)6cm、寬3cm的銅板、鐵板和鋅板各一塊，帶鱷魚夾的導(dǎo)線，砂紙，自來水，經(jīng)過凈水器處理后的純凈水.

二、實(shí)驗(yàn)探究與結(jié)果

1. 不同電極對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

用砂紙清潔銅板、鐵板和鋅板的表面并將它們組合成不同的電極，平行插入到自來水中，插入深度和電極間距皆相同.用導(dǎo)線將兩電極與多用電表直流電壓擋相連，讀出自來水電池的電動(dòng)勢(shì).測(cè)量結(jié)果表明，和原電池一樣，兩電極材料的金屬活潑性相差越大，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)就越大.在這里，銅與鋅的金屬活潑性相差最大，電動(dòng)勢(shì)最大，其數(shù)值可達(dá)0.9伏以上.

2. 電極與水的接觸面積對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

改變電極插入水中的深度也就是改變了電極與水的接觸面積.表1是自來水和純凈水的幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)告訴我們，自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小跟電極與水的接觸面積有關(guān)，接觸面積越大，電動(dòng)勢(shì)就越大，但是在電動(dòng)勢(shì)增大到一定數(shù)值后不再繼續(xù)增大.表1中的數(shù)據(jù)還告訴我們，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟正極浸入水中的面積有顯著關(guān)系.所以在制作自來水電池裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能增大正極與水的接觸面積.文獻(xiàn)3巧妙地選用不銹鋼茶盅作自來水電池的正極，鍍鋅鐵絲作負(fù)極，極大地增大了正極與水的接觸面積，從而得到了能滿足實(shí)驗(yàn)需要的電動(dòng)勢(shì).我認(rèn)為，如果在實(shí)驗(yàn)中用J0409型靈敏電流表（量程300μA，內(nèi)阻100Ω）代替J0415型直流微安表（量程200μA，內(nèi)阻500Ω），測(cè)量起來會(huì)更準(zhǔn)確方便.

表1 以不同方式插入Cu-Zn電極時(shí)自來水電池的電動(dòng)勢(shì)及其變化情況，電極間距3cm

3. 電極間距對(duì)自來水電池電動(dòng)勢(shì)的影響

自來水電池的電動(dòng)勢(shì)大小是否與兩電極之間的距離有關(guān)？將銅鋅電極全部浸入水中，改變兩電極之間的距離，讀出多用電表的示數(shù)，表2是實(shí)驗(yàn)中的幾組數(shù)據(jù).可以看出，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟兩電極之間的距離有關(guān)，電極間距越小其電動(dòng)勢(shì)越大.

表2 Cu-Zn電極自來水電池的電動(dòng)勢(shì)

4. 影響自來水電池內(nèi)阻的因素分析

由于在自來水電池的正極上無氣體析出，所以它的內(nèi)阻能保持穩(wěn)定，這樣自來水電池的內(nèi)阻就是兩電極之間水的電阻了.根據(jù)歐姆定律R=ρL/S可知，增加電極間距，相當(dāng)于增加導(dǎo)體長(zhǎng)度，自來水電池的內(nèi)阻就增大；增加電極與水的接觸面積，相當(dāng)于增大導(dǎo)體橫截面積，自來水電池的內(nèi)阻就減小.

三、結(jié)論

綜上所述，自來水電池電動(dòng)勢(shì)的大小跟電極材料、電極間距、電極特別是正極與水的接觸面積有關(guān)；內(nèi)阻的大小跟電極間距、電極與水的接觸面積有關(guān).用自來水電池取代水果電池更經(jīng)濟(jì)環(huán)保，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加理想，值得推廣使用.

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏寶明.金屬腐蝕理論及應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1984：93-112.

[2] 樂菁.自制自來水電池儀[J].物理教學(xué)探討，2012（4）：58-59.

[3] 朱向陽，郭訓(xùn)盛.測(cè)定自來水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻[J].教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2011（12）：30-31.endprint