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原电池演示实验创新设计

发布日期: 2018-04-19 10:27:05 来源:
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原电池演示实验创新设计

商丘市永城职业学院附属高中李丽君

一、探究问题的提出

我改进的实验是人教版必修二化学第二章第二节“化学能与电能”实验2-4的铜锌原电池,将Zn片和Cu片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,通过观察电流表的指针偏转来检验原电池中的产生的电流,从而引出原电池的概念。但是在实际的课堂中,这样的实验不利于在课堂上演示。是因为该实验存在以下缺陷:

1.现象不够明显,整个装置固定在讲台上,电流表较小,指针发生偏转度小,只有前面一部分人能看到,拿着装置往后走动又影响现象的真实性,另外烧杯内的Cu,Zn表面的现象也不便于学生观察,具有一定的局限性。

2.操作复杂,使用电流表时,涉及到正负的接法,成功率低,不利于学生操作,得不到理想的效果,缺乏实验说服力,影响了学生对原电池原理的理解,使教学质量降低。

我带着疑问和小组一起对该实验进行了深入的研究,同时做了一些实验尝试,下面就是我对该实验的探究过程。

二、初步问题解决设想

思路:我们小组讨论的结果是发光和发声的办法更加直观地体现电流,展示原电池中化学能向电能的转换的过程。光、声音这些明显的现象一方面便于学生的观察,另一方面这些有趣的实验现象也有利于在学生中留下比较深刻的印象。所以发光采用二极管,发声选用音乐卡片。

实验设计及结果:我请物理组的老师帮忙,取出废弃手机充电器上的二极管,又准备了音乐卡片分别做了两个实验,多次实验的现象是二极管不亮音乐卡片不响,实验失败。经分析测定原因是铜锌原电池产生的电流微弱(0.8伏左右),而二极管和贺卡需要的电流至少是1.5伏左右。

解决方案:针对以上出现的问题我们采取了串联两个原电池或换原电池的负极材料,实验成功了。但这两个实验过于复杂,成功率低,高一学生不好接受。违背了实验创新的目的,不能为了实验的某个目的而使简单的实验复杂化。而且我也发现网上有做的,所以这个实验就被否定了。

可我没有放弃,在一次收拾儿子的玩具发现一个小的电动机,我就想既然光和声音都不行,那么动力呢?我就兴高采烈到学校做了这样一个实验,结果成功了。那么现在我就和大家分享我的实验成果:

三、再次改进

1、实验创新之处

材料创新:电动机替代电流表。

2、仪器和药品

稀硫酸、铜片、锌片、导线、烧杯、硬纸片、电动机、红色塑料绳等。

3、实验装置及步骤

(1)配置1:5的稀硫酸约60mL于100mL烧杯中。

(2)取一长约6厘米,宽约3.3厘米的锌片和同样大小的铜片,用砂纸把金属表面打磨光亮。

(3)用导线把锌片和铜片链接起来,在导线中间接一个系有红色绳的小电动机,实验时只要把两电极(两电极间的距离不得超过5cm),放入1:5的稀硫酸溶液中,就能立刻观察到小电动机旋转。

(注意事项:红色绳是为了使现象更加明显。由于铜锌原电池产生的电流微弱,小绳不能太重,否则影响实验效果;另外,若电动机不转动,就用手拨动一下,给它一点动力。)

4、实验原理

原电池的本质是氧化还原反应,其组成条件有三个方面:电解质、形成闭合回路、活泼性不同的电极。对于铜锌原电池,其化学反应原理为Zn+H2S   O4==Z   n     S   O   4   +   H以硫酸为电解质,将锌片和铜片作为电极插到稀硫酸溶液中,并用导线连接连个电极,从而构成铜锌原电池。其中锌失去电子,电子通过外部导线移动到铜片上,溶液中的氢离子在铜片上得电子还原成氢气从而逸出溶液,产生电流。

5、创新实验优点

(1)把实验简化,用电动机替代了电流表,不用考虑正负极,同时使装置携带方便,无需固定,操作简单易行,从容安全。

(2)实验耗时短,成功率高,过程有趣,安全性强,现象明显,可多次反复实验,即适合教师课堂演示,也可以开设学生分组实验,达到了实验创新的目的。

(4)制作材料简单易得,创新实验中的小电动机来自我儿子的废弃玩具,实现了废物再利用,减少了实验成本。

6、创新实验成效

当我用改进后的实验在另一个班进行演示教学时,整个实验充分的吸引了学生的眼球,冲击了学生的视觉,使学生的大脑皮层兴奋起来,激发了学生的学习兴趣,充分达到了调动学生积极性和主动性及求知欲的目的,此时学生通过观察实验现象,迫切想知道“电动机为什么能够旋转”,“电流是怎样产生的”,“铜片上为什么会有气泡”,使教学也就很自然的过渡到理论探究阶段, 营造了愉悦和谐统一的课堂氛围。

7、实验结果的自我评定

回顾本次设计性实验,从实验的选题、讨论、设计、实验、结果到如今对整个实验的设计,与其说学到很多东西,不如说我收获一种观看事物的态度:麻雀虽小,五脏俱全。简单的事物中只要你去发掘,其中必定蕴含着不简单的道理,比如说牛顿和苹果,怪不得很多物理学家都忠于寻找最简单的公式以概况整个宇宙。