对“原电池原理”学生实验的改进和拓展，本文主要内容关键词为：原理论文,学生论文,原电池论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2003年人教版高中化学第二册（必修加选修）
的学生实验六中，第一个实验是“原电池原理”，该学生实验虽然装置简易、操作简单、现象也明显，却也有些不足之处。针对不足，我们采取了对策，经改进后的实验证明，效果比较理想。现介绍如下，供同行老师作进一步探究时参考。
一、存在不足
1.鱼嘴夹夹接在锌片和铜片在烧杯口部不好固定，不太安全。
2.用灵敏电流表检验本实验铜—锌原电池装置中通过导线的电流时，因为超量程30～80倍，电流表指针猛烈摆动，指针碰到右边挡针柱的响声能明显听见，极易损坏昂贵的电流表。
二、解决办法
1.自制电极架，稳定锌片和铜片，使装置的电极安装规范，实验时安全且便于操作。制作方法及规格尺寸如图1(a)所示，取80×20×2mm有机玻璃板一条做横板，从其两端分别向内9mm处的下面，用三氯甲烷各粘一块30×20×2mm竖板（插入250mL烧杯后架板稳固不滑落），将60×10×2mm条形有机板竖着横粘在横板上面的中心线上（距两端分别为10mm），靠紧横条前、距横板两端15mm处，各钻一个
小孔供穿接两电极柄杆，电极架即做成。另外，为实验时安装方便、观察气泡明显、节约锌和铜片，将锌片和铜片（均为60×15mm）的一端折起10mm呈90°，另一端分别焊上净长55mm一头带弯钩的细铜杆，制成如图1(b)样式的两个带柄杆的电极。
2.在检验连接锌片和铜片导线中的电流装置中，串连一个电阻箱，电阻阻值调到50～3000Ω时，可避免灵敏电流表超量程；线路中再串接一个单刀双掷开关，可极大地方便于该实验的分步操作和反复实验；还可以在线路两端并联一个电压表，将实验内容拓展到物理科的电学中，做验证通电金属导体中欧姆定律的跨学科实验。
图1
3.有自制教具条件的学校如能自制廉价的灵敏电流表，以替代价贵精密的物理实验用灵敏电流表，不但能保证实验，更能大大降低实验成本。我们在市场上买35只表头（2元／只），用Φ60有机透明玻璃质培养皿作表盖表体，用废有机板裁、拆制成表架并将其安装在废弃的继电器底座上（木块也可以），制成35只灵敏电流表（成本不足4元／只），按32组开出了这一学生实验，效果很不错。（制法从略）
三、实验操作方法
1.在250mL的烧杯中盛125mL(0.5～1.0mol/L)稀硫酸，把锌、铜两电极由下而上穿入电极架两小孔，将柄杆提到最高位后用连有导线的鱼嘴夹接在横条板上，再将表架插置于烧杯口部（两电极片没有与稀硫酸接触）；按图2所示的接线图将灵敏电流表、电阻箱、单刀双掷开关和电极架上的锌、铜电极，用导线连接起来。
2.用两头裸露的150mm左右长的导线接触锌片和铜片，将电阻值调到零位，将开关先拨到A，后拨到B位置处，观察电表指针是否摆动？
3.降低锌片使柄杆钩挂在横板上面的横条上，让锌片插入稀硫酸中并观察酸浸部分表面产生气泡的现象。
4.将铜片也降低挂横条上，这时的铜片与锌片一样竖直插入在稀硫酸内，观察两条金属片上的现象。
5.断开开关，用对应的连接导线的两鱼嘴夹分别夹接锌、铜柄杆钩，铜—锌原电池与外电路即被连通。然后把开关触片拨到图2所示的A处，观察两电极上的现象。
图2
6.断开开关，调电阻箱阻值到50～3000Ω范围的中间位置处后，拨开关触片到图2所示B处，在继续观察两电极上现象的同时，观察灵敏电流表的指针是否摆动？
7.拓展实验内容：将电阻值调高、调低时，观察到灵敏电流表示数相应作变小、变大的变化；如果再按图2所示位置并联一电压表，可观察到其指针在0.65～0.70V之间基本不动。提示让同学们用初中电学知识欧姆定律，去解释导体中路端电压、电流与电阻之间的变化关系，通过实验他们会轻而易举地得出符合I=V/R变化规律的结论。
8.实验结束后，首先关断开关；接着拆掉外电路所有仪器及导线；然后将两电极提出稀硫酸液面，用带线鱼夹将两电极柄杆夹在电极架横板上面的横条上固定。电极架仍插置烧杯口部放置，供下一班级实验用。
四、实验效果
这一改进了装置的实验，较原实验有几个明显的优点：
1.锌片和铜片在烧杯冲安装稳固、规范，分步操作时方便、安全，具有实用性。
2.串联在电路中的电阻箱，不但保护了灵敏电流表，还启发学生知道了该铜—锌原电池产生的电流并不小，使本实验更具科学和严谨性。
3.在同学们熟练掌握了原电池原理的同时，以此铜—锌原电池作电源组成较复杂电路，并粗略验证了欧姆定律。引导学生将化学课中的电化学知识与物理课中的电学知识横向联系起来，整合后加深了对电学知识点的理解和巩固。同时，使这一较为单纯的观察验证性实验向复杂的探索研究性方面拓展延伸了一步，并量化了实验内容，收到了意想不到的创新效果。