跨學(xué)科實(shí)踐：調(diào)查電池的發(fā)展并制作水果電池（教學(xué)設(shè)計(jì)）年級九年級學(xué)科物理課時數(shù)1課時教師課題跨學(xué)科實(shí)踐：調(diào)查電池的發(fā)展并制作水果電池教學(xué)目標(biāo)物理觀念通過調(diào)查，了解電池的發(fā)展歷程，知道常見電池的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用場景。通過制作水果電池，能說出水果電池的基本組成，知道水果電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。科學(xué)思維比較不同類型電池的優(yōu)缺點(diǎn)、適用場景；分析水果電池能夠產(chǎn)生電流的原因；分析影響水果電池性能的可能因素。從不同水果電池的制作和檢測結(jié)果中歸納出水果電池構(gòu)成的一般條件；從電池發(fā)展的歷程中演繹出科技發(fā)展的一般規(guī)律?？茖W(xué)探究經(jīng)歷“調(diào)查電池發(fā)展”的過程，學(xué)習(xí)通過多種途徑獲取信息，并對信息進(jìn)行篩選、歸納和表達(dá)。經(jīng)歷“制作水果電池”的科學(xué)探究過程，包括提出問題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、交流與合作?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過了解電池的發(fā)展歷史，感受科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對人類生活的巨大影響，體會科學(xué)家勇于探索、不斷創(chuàng)新的科學(xué)精神。通過動手制作水果電池，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣和成功的喜悅，激發(fā)對物理和科學(xué)探究的興趣。認(rèn)識到廢舊電池對環(huán)境的危害，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識和社會責(zé)任感，樹立可持續(xù)發(fā)展觀念。教材分析本跨學(xué)科實(shí)踐活動是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電路的基本組成、電流、電壓等電學(xué)基礎(chǔ)知識之后安排的，具有承前啟后、鞏固深化知識的作用；活動緊密聯(lián)系前面所學(xué)的電學(xué)知識，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。體現(xiàn)跨學(xué)科融合；突出科學(xué)探究與實(shí)踐能力培養(yǎng)；通過調(diào)查電池的發(fā)展，學(xué)生經(jīng)歷提出問題、搜集信息、分析歸納、得出結(jié)論的過程。滲透STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境）理念。學(xué)情分析九年級學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路、電流、電壓，以及電壓表、電流表的使用方法，這是理解電池作用和制作水果電池的基礎(chǔ)。可能在化學(xué)課上接觸過一些簡單的化學(xué)反應(yīng)，但對化學(xué)反應(yīng)與電現(xiàn)象的聯(lián)系尚不了解。具備一定的觀察、分析和歸納能力，抽象邏輯思維能力正在發(fā)展，但仍需具體形象思維的支持。具備初步的實(shí)驗(yàn)操作技能，但熟練程度和規(guī)范性有待提高。部分學(xué)生具備一定的信息搜集和處理能力，但在篩選有效信息、深度分析方面仍需指導(dǎo)。合作探究能力參差不齊，需要教師引導(dǎo)和組織。對“電”現(xiàn)象抱有好奇心，對動手制作類活動興趣較高。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能不夠明顯，容易導(dǎo)致學(xué)生失去耐心或理解不深刻。教學(xué)重點(diǎn)1．知道電池的能量轉(zhuǎn)化，了解電池的發(fā)展歷程；2．水果電池的設(shè)計(jì)與制作。教學(xué)難點(diǎn)1．設(shè)計(jì)并實(shí)施調(diào)查方案；2．制作水果電池時，控制變量法以及工程思維的運(yùn)用。教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動導(dǎo)入新課【問題情境】展示干電池、鋰電池、蓄電池、太陽能電池等各種電池實(shí)物，提問：“這些電池里的電是怎么來的？”“你見過用水果做的電池嗎？”播放視頻，創(chuàng)設(shè)情境：播放“水果電池點(diǎn)亮LED燈”的實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察：“視頻中用了什么材料？”“水果電池的結(jié)構(gòu)是什么？”【任務(wù)要求】提出問題，明確任務(wù)：“今天我們要探究‘電池的秘密’，并自己制作水果電池，還要優(yōu)化它讓LED燈亮起來！”展示本節(jié)課的任務(wù)：（1）調(diào)查電池的種類與原理；（2）制作水果電池并測試性能；（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)，讓水果電池更有效。通過認(rèn)識各種電池，了解探究任務(wù)任務(wù)一、電池的調(diào)查與研究（一）從生物電到伏打電堆1780年，意大利生理學(xué)家伽伐尼偶然發(fā)現(xiàn)，解剖刀觸及青蛙的股神經(jīng)時，蛙腿會猛烈痙攣。后來，物理學(xué)家伏打針對這一現(xiàn)象進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)明了世界上最早的電池——伏打電堆（圖1342），由此開啟了人類研制電池、使用電池的時代。如今，隨著社會的發(fā)展，各行各業(yè)對各種電池的需求量與日俱增，技術(shù)要求也越來越高，電池產(chǎn)業(yè)正在不斷發(fā)展壯大。圖1342伏打電堆（二）電池的發(fā)展歷程1．查閱相關(guān)資料，深入了解電池的發(fā)展史，思考其中運(yùn)用了哪些學(xué)科的知識?！救蝿?wù)分工】學(xué)生分為4組，每組選擇一個調(diào)查主題（教師提供參考）：主題1：電池的種類與用途（如干電池用于遙控器，鋰電池用于手機(jī)）；主題2：電池的工作原理（如干電池的鋅筒作為負(fù)極，碳棒作為正極）；主題3：電池的環(huán)境影響（如干電池中的汞污染，鋰電池的回收問題）；主題4：水果電池的理論基礎(chǔ)（如原電池的結(jié)構(gòu)：電極、電解質(zhì)、閉合回路）?！菊{(diào)查方法】每組用分工合作，利用課余時間完成以下任務(wù)：（1）查閱資料，可以借助圖書資料或網(wǎng)絡(luò)；（2）訪談，問家長或老師：“你用過哪些電池？”；（3）用表格或思維導(dǎo)圖總結(jié)，整理信息?！緟R報(bào)交流】各小組匯報(bào)，教師引導(dǎo)總結(jié)：（1）電池的共同原理：化學(xué)能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；（2）原電池的核心條件：兩個活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液、閉合回路；電池的發(fā)展歷程是人類對化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換規(guī)律的逐步探索，核心驅(qū)動力是對更高能量密度、更長壽命、更安全、更環(huán)保的需求。從1800年第一個原電池誕生到現(xiàn)代新型電池，大致可分為以下關(guān)鍵階段：2．電池的發(fā)展歷程電池種類問世時間及發(fā)明者主要構(gòu)造能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)原電池1800年，意大利，亞歷山德羅·伏特負(fù)極：鋅片正極：銀片電解質(zhì)：浸過鹽水的布化學(xué)能→電能首次實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化鉛酸電池1859年正極：二氧化鉛負(fù)極：鉛電解質(zhì)：稀硫酸化學(xué)能→電能第一個可充電的二次電池，開啟了“電池循環(huán)使用”的時代，沿用至今干電池1886年，德國，卡爾·加斯納正極：碳棒負(fù)極：鋅筒電解質(zhì)：糊狀氯化銨化學(xué)能→電能無泄漏、便于攜帶，電壓約1.5V，能量密度低，但成本極低，至今仍在使用鎳鎘電池1899年，瑞典，瓦爾德馬爾正極：氫氧化鎳負(fù)極：鎘電解質(zhì)：氫氧化鉀化學(xué)能→電能可充電，能量密度高，體積小，但有記憶效應(yīng)，有鎘污染金屬鋰電池1970年，英國，惠廷厄姆正極：鈦酸鋰負(fù)極：鋰電解質(zhì)：液態(tài)有機(jī)溶液化學(xué)能→電能金屬鋰易與電解質(zhì)反應(yīng)，產(chǎn)生枝晶刺破隔膜，導(dǎo)致短路、爆炸等安全隱患鋰離子電池1980s1991年，美國，古迪納夫＆日本，吉野彰正極：鋰離子負(fù)極：石墨嵌入鋰離子電解質(zhì)：液態(tài)有機(jī)溶液化學(xué)能→電能徹底解決了金屬鋰的安全問題，能量密度是鎳鎘電池的23倍，推動了數(shù)碼產(chǎn)品、便攜設(shè)備的革命磷酸鐵鋰電池1997年，古迪納夫團(tuán)隊(duì)正極：磷酸鐵鋰負(fù)極：石墨嵌入鋰離子電解質(zhì)：液態(tài)有機(jī)溶液化學(xué)能→電能更安全，熱穩(wěn)定性好，不易爆炸；循環(huán)壽命長，約20005000次，是鈷酸鋰的23倍；成本更低從伏打電池到現(xiàn)代新型電池，技術(shù)進(jìn)步始終圍繞“能量密度”“安全性”“成本”的三角平衡：能量密度：從伏打電池的約1Wh/kg，到鋰離子電池的300Wh/kg，再到固態(tài)電池的600Wh/kg；安全性：從金屬鋰的易爆炸，到鋰離子電池的隔膜保護(hù)，再到固態(tài)電池的無液態(tài)電解質(zhì)，徹底解決安全問題；成本：從鉛酸電池的100元/kW·h，到鋰離子電池的150元/kW·h，再到鈉電池的100元/kW·h，成本逐步下降，適應(yīng)大規(guī)模應(yīng)用。未來，隨著固態(tài)電池、鈉電池、燃料電池的商用化，電池將不僅支撐便攜設(shè)備，更會成為可再生能源（光伏、風(fēng)電）儲能、電動車普及、“雙碳”目標(biāo)的核心支撐技術(shù)。3．太陽能電池發(fā)展歷程太陽能電池的核心是光伏效應(yīng)，即光能直接轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象。其發(fā)展歷程可分為早期探索、硅基主導(dǎo)、薄膜與新型材料迭代三個階段；晶體硅電池占全球光伏市場約85%，仍是主流，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提升效率。1960年代：僅用于航天，如美國“阿波羅”計(jì)劃，效率可達(dá)14%；1980年代：開始進(jìn)入民用，如偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型電站；效率提升至18%以上；2000年代：集中式光伏電站興起，如中國西北的大型光伏基地；2010年代：分布式光伏普及，如屋頂光伏、光伏建筑一體化（BIPV），效率突破25%；2020年代：移動光伏，如光伏汽車、光伏背包與光伏制氫，將太陽能轉(zhuǎn)化為氫能存儲，成為新增長點(diǎn)。鈣鈦礦硅疊層電池效率達(dá)33.2%，成為未來高效光伏的核心方向。4．新型電池（電池的未來發(fā)展方向）電池種類主要改進(jìn)能量轉(zhuǎn)化優(yōu)點(diǎn)前景固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)（如硫化物陶瓷、聚合物）代替液態(tài)電解質(zhì)化學(xué)能→電能更安全，無泄漏、無枝晶，能量密度更高，可使用金屬鋰作為負(fù)極預(yù)計(jì)2030年商用鈉電池用鈉代替鋰，正極用普魯士藍(lán)或?qū)訝钛趸?，?fù)極用硬碳化學(xué)能→電能成本低，鈉原料便宜；安全，鈉比鋰更穩(wěn)定；能量密度約接近磷酸鐵鋰大規(guī)模儲能（電網(wǎng)調(diào)峰）、低速電動車燃料電池直接將燃料（如氫、甲醇）的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能→電能如氫燃料電池，產(chǎn)物只有水應(yīng)用：電動車、備用電源金屬空氣電池用金屬（如鋅、鋁）作為負(fù)極，空氣中的氧氣作為正極化學(xué)能→電能能量密度極高備用電源、長續(xù)航電動車（三）調(diào)查生活、生產(chǎn)、交通、通信等領(lǐng)域中用電器所采用的電池的種類【項(xiàng)目要求】調(diào)查生活、生產(chǎn)、交通、通信等領(lǐng)域中用電器所采用電池的種類。查閱相關(guān)資料，了解我國電池研制領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新及其對社會發(fā)展的貢獻(xiàn)，了解當(dāng)前電池行業(yè)面臨的問題以及未來的發(fā)展前景。電池的選擇需兼顧能量密度、成本、壽命、安全性等因素，不同領(lǐng)域的用電器對電池的需求差異顯著：1．生活消費(fèi)領(lǐng)域：典型用電器主要電池類型選擇邏輯手機(jī)、筆記本電腦、平板鋰離子電池（三元鋰、磷酸鐵鋰）高能量密度，滿足輕薄需求、快充能力，適配日常使用、循環(huán)壽命長，約5001000次。手表、助聽器、智能手環(huán)紐扣電池（氧化銀、鋰紐扣）體積小、自放電率低，續(xù)航12年、穩(wěn)定性高，適合精密設(shè)備。手電筒、遙控器、玩具堿性鋅錳電池（干電池）成本低、易獲取、適合低功耗設(shè)備，續(xù)航數(shù)月。電動牙刷、剃須刀鎳氫電池（NiMH）無記憶效應(yīng)、環(huán)保，可充電、適合中等功耗，續(xù)航12周。2．工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：典型用電器主要電池類型選擇邏輯工業(yè)機(jī)器人、AGV（自動導(dǎo)引車）鋰離子電池（高容量型）高功率輸出，支撐機(jī)器人運(yùn)動、耐低溫，適應(yīng)工廠環(huán)境、循環(huán)壽命長，約2000次。叉車、重型設(shè)備鉛酸電池（免維護(hù)型）成本低、容量大，適合重載、技術(shù)成熟，但逐漸被鋰離子電池替代。醫(yī)療設(shè)備（移動X光機(jī)、呼吸機(jī)）鋰離子電池（醫(yī)療級）輕便，便于移動、高可靠性，保障醫(yī)療安全、無泄漏風(fēng)險，避免污染。工業(yè)機(jī)器人、AGV（自動導(dǎo)引車）鋰離子電池（高容量型）高功率輸出，支撐機(jī)器人運(yùn)動、耐低溫，適應(yīng)工廠環(huán)境、循環(huán)壽命長，約2000次。3．交通運(yùn)輸領(lǐng)域：典型用電器主要電池類型選擇邏輯新能源汽車（乘用車、商用車）鋰離子電池（三元鋰、磷酸鐵鋰）三元鋰：高能量密度，續(xù)航500+公里，適合乘用車；磷酸鐵鋰：高安全性，適合乘用車和商用車、循環(huán)壽命長，約3000次。電動自行車、電動摩托車鉛酸電池（傳統(tǒng)）、鋰離子電池（新型）鉛酸電池：成本低，約300500元/組；鋰離子電池：輕便，重量減半、續(xù)航長，約100公里。地鐵、有軌電車、電動船鎳氫電池（NiMH）、鋰離子電池（儲能型）鎳氫電池：高功率，支撐頻繁啟停、安全性高，適合軌道交通；鋰離子電池：能量密度高，適合電動船長續(xù)航。4．通信與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域：典型用電器主要電池類型選擇邏輯手機(jī)基站、數(shù)據(jù)中心（備用電源）鋰離子電池（磷酸鐵鋰）高安全性，避免基站起火、循環(huán)壽命長，約3000次、深度放電能力，支撐斷電時持續(xù)供電。衛(wèi)星、航天器、軍用設(shè)備鋰離子電池（高可靠型）、鎳氫電池鋰離子電池：高能量密度，減少衛(wèi)星重量、低自放電，適應(yīng)太空環(huán)境；鎳氫電池：高可靠性，早期衛(wèi)星用。智能電表、物聯(lián)網(wǎng)傳感器堿性鋅錳電池（干電池）、鋰離子電池（可充電）干電池：低功耗，續(xù)航510年、易更換；鋰離子電池：適合頻繁數(shù)據(jù)傳輸，可充電。（四）我國電池研制領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新及社會貢獻(xiàn)我國電池產(chǎn)業(yè)從“跟隨”到“引領(lǐng)”，核心技術(shù)創(chuàng)新集中在材料體系、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能化三大方向，直接推動了新能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級、民生改善：1．關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新（1）鋰離子電池：高容量與快充突破硅負(fù)極技術(shù)：提升容量30%50%（如寧德時代麒麟電池）。高壓快充實(shí)現(xiàn)10分鐘充至80%（如比亞迪e平臺3.0）。磷酸鐵鋰優(yōu)化至200Wh/kg（如LMFP材料）。新型電池：固態(tài)電池解決熱失控問題（如蔚來固態(tài)電池包）。鈉電池循環(huán)壽命3000次（如寧德時代鈉電池）。氫燃料電池功率密度1.5kW/L（如億華通PEM膜）。智能化BMS：AI算法預(yù)測壽命（如特斯拉模型），IoT實(shí)時監(jiān)控（如寧德時代CTP3.0）。2．對社會發(fā)展的貢獻(xiàn)推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)崛起：我國新能源汽車銷量從2015年的33萬輛增至2023年的949萬輛（占全球60%以上），核心支撐是鋰離子電池技術(shù)的突破（如比亞迪的“刀片電池”，解決了磷酸鐵鋰的體積問題）。支撐可再生能源消納（如青海儲能電站）。完善通信基礎(chǔ)設(shè)施（如華為5G基站電池）。提升醫(yī)療國防能力（如邁瑞移動呼吸機(jī)電池、天問一號電池）。（五）當(dāng)前電池行業(yè)面臨的問題原材料短缺與供應(yīng)鏈風(fēng)險；回收利用率低；技術(shù)瓶頸；安全與成本問題；（六）未來發(fā)展前景新型電池商業(yè)化；原材料替代與回收體系完善；成本下降與規(guī)模化生產(chǎn)；應(yīng)用場景擴(kuò)展；政策與標(biāo)準(zhǔn)支持。我國電池產(chǎn)業(yè)已從“跟隨者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙I(lǐng)者”，技術(shù)創(chuàng)新（如鋰離子電池、固態(tài)電池、鈉電池）推動了新能源、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展。但仍面臨原材料短缺、回收難題、技術(shù)瓶頸等問題，未來需通過新型電池商業(yè)化、原材料替代、回收體系完善等路徑，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，支撐“雙碳”目標(biāo)與社會進(jìn)步?！纠}1】以下關(guān)于電池發(fā)展的說法錯誤的是（）A．最早的電池是伏特電池B．干電池是一次性電池，不能充電重復(fù)使用C．鋰電池比鉛酸蓄電池能量密度低D．電池的發(fā)展推動了電子設(shè)備的小型化和便攜化【答案】C【解析】A．伏特電池即“伏打電堆”，是最早由伏打發(fā)明的電池，A選項(xiàng)正確；B．干電池只能一次性使用，不能反復(fù)充電，故B選項(xiàng)正確；C．鋰電池比鉛酸蓄電池能量密度高得多，故C選項(xiàng)錯誤；D．電池的發(fā)展，尤其是鋰電池的發(fā)明和不斷改進(jìn)創(chuàng)新，極大推動了電子設(shè)備的小型化和便攜化，故D選項(xiàng)正確；故選C。【例題2】小明自制“伏打電堆”并連接了如圖所示電路。閉合開關(guān)，小燈泡發(fā)光，電壓表指針右偏，則（）A．金屬B是電源的負(fù)極B．“伏打電堆”將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能C．若小燈泡斷路，電壓表仍有示數(shù)D．若斷開開關(guān)，A、B兩金屬間沒有電壓【答案】C【解析】A．由圖可知，電壓表指針右偏，說明電流從電壓表正接線柱流入負(fù)接線柱流出，因電流從電源正極流出，所以與電壓表正接線柱相連的金屬B為電源正極，故A錯誤；B．“伏打電堆”當(dāng)電源使用時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故B錯誤；C．若小燈泡斷路，仍然會有一個微小電流從金屬B出發(fā)，經(jīng)過電壓表、開關(guān)回到金屬A,電壓表仍有示數(shù)，故C正確；D．若斷開開關(guān)，整個電路是斷路，沒有電流，但是A、B兩金屬間仍有電壓，與電路是否接通無關(guān)，故D錯誤。故選C。了解電池的發(fā)展歷程認(rèn)真聽取其他小組匯報(bào)，準(zhǔn)備匯報(bào)本組調(diào)查結(jié)果了解各種電池的基本構(gòu)造及特點(diǎn)了解太陽能電池了解新型電池調(diào)查并匯報(bào)調(diào)查結(jié)果聽取匯報(bào)，了解電池在各領(lǐng)域的運(yùn)用了解我國在電池領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新及社會貢獻(xiàn)交流討論，認(rèn)識電池使用帶來的問題，及面臨的困難練習(xí)例題任務(wù)二、自制水果電池（一）利用生活中常見的水果制作水果電池【項(xiàng)目要求】自制水果電池。我們可利用某種水果（如蘋果、橙子等）、不同的金屬片（如鐵片、銅片等）和一些導(dǎo)線，參照圖1343制作水果電池，并開展以下研究：如何知道你制作的水果電池是否有電，正、負(fù)極分別對應(yīng)哪個金屬片，電壓是多少？（提示：可以用電壓表測量，也可以用發(fā)光二極管試一試，或者用你所想到的其他方法）圖1343水果電池?fù)Q用其他水果和其他金屬片，并改變金屬片插在水果中的距離、深度，這些操作是否會對水果電池的電壓產(chǎn)生影響？有哪些方法可以增大水果電池的電壓？【實(shí)踐原理】水果中富含電解質(zhì)，具有一定的導(dǎo)電性，銅片與鋅片置于其中，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，水果中的有機(jī)酸（如檸檬酸）作為電解質(zhì)，金屬電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?！痉桨冈O(shè)計(jì)】1．材料準(zhǔn)備：各種水果，如青檸檬、西紅柿和蘋果各1個、銅片、鋅片各1根（均為1厘米寬、5厘米長的長條）、帶夾子的導(dǎo)線若干、發(fā)光二極管、小燈泡、電壓表1個、刻度尺1把。2．猜想假設(shè)：（1）水果電池的電壓可能跟水果的種類有關(guān)；（2）水果電池的電壓跟電極種類有關(guān)；（3）水果電池的電壓跟電極插入它的深度有關(guān)；（4）水果電池的電壓跟電極之間的距離有關(guān)。3．制作步驟：（1）將青檸檬輕輕揉搓，然后切成兩半，挑選含汁液較多的一半。（2）將銅片和鋅片用砂紙磨光，洗凈，使銅片和鋅片之間距離1cm，分別插入檸檬果肉中，插入深度分別為2cm、3cm、4cm。（3）將電壓表通過導(dǎo)線連接在銅片和鋅片上，閉合開關(guān)，測量電壓的大小，記錄在表一中，并分辨出檸檬電池的正負(fù)極。序號水果種類電極材料電極距離/cm電極插入深度/cm電壓/V123（4）控制水果種類和銅片和鋅片插入的深度4cm不變，改變兩個電極之間的距離為1cm、2cm、3cm，分別測出水果電池的電壓大小并記錄在表二。序號水果種類電極材料電極距離/cm電極插入深度/cm電壓/V123（5）用其他水果代替青檸檬重復(fù)以上步驟，控制電極之間的距離和插入深度不變，并把測量的數(shù)據(jù)填入下面表格三中：序號水果種類電極材料電極距離/cm電極插入深度/cm電壓/V123【測試調(diào)整】檢查電路連接是否有松動，電極與水果之間的觸點(diǎn)面積是否足夠；閉合開關(guān)，改變兩電極之間的距離或兩電極插入水果的深度，觀察電壓表的示數(shù)是否變化。電壓最大的那一次實(shí)驗(yàn)，在水果電池兩個電極上正確接上發(fā)光二極管，觀察二極管能否發(fā)光。如果二極管發(fā)光，將二極管取下，改接一個小燈泡，觀察小燈泡能否發(fā)光，如果不發(fā)光，原因可能是什么？思考怎樣用水果電池使小燈泡發(fā)光？【歸納總結(jié)】1．表一數(shù)據(jù)可知，同一水果，電極材料和電極之間的距離相同時，兩電極插入的_________不同，產(chǎn)生的電壓不同，具體關(guān)系是：_____________。2．表二數(shù)據(jù)可知，同一水果，電極材料和電極插入的深度相同時，兩電極之間的_________不同，產(chǎn)生的電壓不同，具體關(guān)系是：_____________。3．由表三數(shù)據(jù)可知，電極的材料相同，兩電極間的距離、電極插入的深度一定時，產(chǎn)生的電壓還與水果的________有關(guān)?！纠}3】將銅片和鐵片插入菠蘿中，制成一個水果電池。用電壓表測量這個自制電池的電壓，其現(xiàn)象如圖所示。該水果電池的電壓是V，片是水果電池的正極?！敬鸢浮?.1銅【解析】由題圖知電壓表的量程為0~3V，分度值為0.1V，水果電池的電壓為0.1V。電壓表指針右偏，說明銅片是水果電池的正極?！纠}4】酸甜多汁的水果不僅可以為我們的身體提供能量，還可以發(fā)電，如圖所示，幾只水果提供的電力足以點(diǎn)亮一排發(fā)光二極管。關(guān)于這個簡單電路，下列說法正確的是（）A．水果電池輸出的是交流電B．發(fā)光二極管是由半導(dǎo)體材料制成的C．三個水果并聯(lián)后能提供更高電壓D．水果電池工作時，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】B【解析】A．水果電池產(chǎn)生的電流是恒定不變的電流，不是交流電，故A錯誤；B．半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于二極管、芯片等領(lǐng)域，所以發(fā)光二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，故B正確；C．三個水果電池并聯(lián)提供的電壓等于單個水果電池提供的電壓；串聯(lián)時提供的電壓等于三個水果電池提供的電壓之和，故C錯誤；D．水果電池工作時，將儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯誤。故選B。調(diào)查了解，討論匯總設(shè)計(jì)制作，匯報(bào)制作過程及成果小組合作，調(diào)試制作練習(xí)例題練習(xí)例題任務(wù)三、交流與評價【任務(wù)要求】1．以短文的形式介紹一種電池，內(nèi)容包括電池的結(jié)構(gòu)、功能、工作原理及相關(guān)的時代背景。2．向同學(xué)介紹自制水果電池的設(shè)計(jì)方案，展示自制的水果電池。3．對所介紹內(nèi)容的準(zhǔn)確性與完整性等進(jìn)行評價，對自制水果電池的大水果電池的電壓？原理及相關(guān)的時代背景。使用效果和創(chuàng)新性等進(jìn)行評價。【例題5】如圖所示，小明將A、B兩種不同的金屬片分別插入土豆，制成“土豆電池”，閉合開關(guān)S，發(fā)光二極管發(fā)光，電壓表有示數(shù)。關(guān)于電路的理解，以下說法錯誤的是（）A．金屬片A是“土豆電池”的正極B．電子從“土豆電池”的B金屬片流出經(jīng)過二極管回到金屬片AC．若斷開開關(guān)，開關(guān)兩接線柱間無電壓D．發(fā)光二極管是由半導(dǎo)體材料制成的【答案】C【解析】AB．由圖中電壓表的正負(fù)接線柱可知，金屬片A為電源的正極，金屬片B為電源的負(fù)極，因?yàn)殡娮佣ㄏ蛞苿拥姆较驗(yàn)殡娏鞯姆捶较?，所以電子從B流出，經(jīng)過二極管后回到負(fù)極，故AB正確，不符合題意；C．電源的兩端是存在電壓的，與外部電路的通斷情況無關(guān)，故C錯誤，符合題意；D．發(fā)光二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，具有單向?qū)щ娦?，故D正確，不符合題意。故選C?！纠}6】如圖甲，兩種金屬絲形成閉合回路，觸頭1置于冰水中，觸頭2置于熱水中，回路中就會有電流通過，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，這是溫差電現(xiàn)象，這種電路叫熱電偶。實(shí)驗(yàn)表明：熱電偶電路中電流的大小跟相互連接的兩種金屬絲的材料有關(guān)；跟觸頭1和2間的溫度差的大小有關(guān)，溫度差越大，回路電流越大。請回答下列問題：（1）此過程中

內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

電能。鐵絲中電流的方向由a至b（由a至b/由b至a）。（2）其他條件不變，用酒精燈替代熱水加熱，如圖乙所示，穩(wěn)定后，電路電流變大；其他條件不變，只將鐵絲換成銅絲，電路電流

變?yōu)榱?。（變?變小/不變/變?yōu)榱悖?）熱電偶電路可以把溫度信號換成電信號，利用這種性質(zhì)可以把熱電偶做成

溫度計(jì)（寫出一種應(yīng)用）?！敬鸢浮績?nèi)電由a至b變大變?yōu)榱銣囟扔?jì)【解析】】(1)[1][2]依題意得，熱電偶電路中要產(chǎn)生電流，必須要有溫度差，說明此過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能[3]圖甲中，電流表指針向右偏轉(zhuǎn)，說明電流表指向偏轉(zhuǎn)，電流從電流表的正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，則電流的方向由a至b。(2)[1]溫差越大，回路電流越大，則其他條件不變，用酒精燈替代熱水加熱，溫差變大，穩(wěn)定后，電路電流變大。[2]因?yàn)闊犭娕茧娐分须娏鞯拇笮「嗷ミB接的兩種金屬絲的材料有關(guān)，其它條件不變，只將鐵絲換成銅絲，兩邊的材料變成一種，就不再產(chǎn)生電流，所以電路電流為零。(3)熱電偶將熱的差別轉(zhuǎn)化成了電，即將熱信號轉(zhuǎn)化為電信號，可以根據(jù)電流的大小判斷溫度的差別，即可以制成溫度計(jì)。交流討論，反思評估例題練習(xí)例題練習(xí)課堂練習(xí)1．如圖甲所示，小宇把鐵片A、銅片B插入檸檬，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)發(fā)光二極管發(fā)光，電壓表示數(shù)如圖乙所示，則（B）A．AB兩端的電壓為0.5VB．鐵片A是水果電池的負(fù)極C．電壓表能提供電壓D．若將二極管兩極對調(diào)后接入電路，也能發(fā)光2．在番茄上相隔一定距離分別插入甲、乙兩片不同的金屬片，即番茄電池。將甲片、乙片與已調(diào)零的電壓表相連，如圖所示。下列說法錯誤的是（C）A．金屬片甲是番茄電池的正極B．番茄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．電壓表直接接在番茄電池上，一定會損壞電壓表D．當(dāng)番茄電池、導(dǎo)線、小燈泡形成通路后，電流將從金屬片甲流出3．小明制作的水果電池工作時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能對外供電。用電壓表測得該水果電池電壓如圖所示，其大小為1.5V。由圖示可知，小明繼續(xù)用鋁片C代替銅片A，接入電路，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏至零刻度線左側(cè)。據(jù)此你提出的猜想是水果電池的正負(fù)極和金屬電極的材料有關(guān)。4．某物理興趣小組通過查詢資料得知制作水果電池時要采用兩種活潑性不同的金屬，其中較活潑的金屬容易失去電子，于是小組同學(xué)用橙子、銅片、鋅片和導(dǎo)線制作了一個如圖所示的水果電池，其中a和b為接線頭。（1）某同學(xué)準(zhǔn)備用一個電壓表檢測水果電池的正負(fù)極，你認(rèn)為他能（選填“能”或“不能”）成功。

（2）隨后，同學(xué)們在接線頭a和b之間接入一個額定電壓（額定電壓是電器設(shè)備正常工作的電壓值）為2.5V的小燈泡，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮。討論過程中，小明認(rèn)為電路發(fā)生了斷路，導(dǎo)致燈泡不亮。小華認(rèn)為水果