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学生科技活动——有趣的蔬果电池

学生科技活动——有趣的蔬果电池

有趣的蔬果电池

——科技体验活动研究报告 东莞市常平镇中心小学 六(1)班 尹杰莹

一、问题的提出

 在《哥白尼》杂志上,我们知道了水果能够发电,并产生了很大的好奇心。在此

之前,我们只知道,水果有着非常丰富的维生素、膳食纤维等物质营养,经常适量食

用对我们的身体很有帮助。

 于是,我们围绕着“水果是否真的能发电”这个主题,提出了许多有趣的问题;

接着,我们便成立了《有趣的蔬果电池》科技活动组,决定通过实验,进一步了解蔬

果电池,探讨它的发电原理以及它们的电压是否跟蔬果的大小、与插入蔬果两极间的

距离、与两极插入蔬果的深度是否有关。根据同学们的讨论,我们绘制了一个简单的

思维导图,以帮助大家梳理问题和猜想,更好地确定研究的方向。

         

蔬菜发电

跟蔬果大小的关系

二、调查方法

跟两极插入深度的关系

水果发电

发电原理

跟两极距离的关系

             

1.搜集——查阅有关蔬果发电的书籍,上网浏览,搜集有关蔬果发电的资料。 2.采访——采访科学老师蔬果发电的原理。 3.实验——分别对蔬菜和水果进行电压测试。 4.观察——通过实验,观察、记录蔬果电压的不同。

5.分析——整理资料,结合实验情况,得出结论。 三、调查情况和资料整理

(一)调查过程

探究组——集思广益

 通过阅读有关书报和上网搜索,收集蔬菜、水果能发电的资料;搜集资料,探究

蔬果发电的原理。

 

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采访组——刨根问底

 经过上网搜集的资料,初步了解了水果、蔬菜能发电的原理,可都是一些理论上

的认识,对其原理只是一知半解,为了更好地深入地了解蔬果为什么能够发电,我们

特成立了采访组,采访我们学校的科学老师。

科学老师解释:蔬果中含有大量的水果酸,是 一种很好的电解质,在蔬果中插入的两个电极, 就会像化学电池一样产生电流,形成了电压。每 种蔬果含有的电解质浓度不一样,所以产生的电 压也不一样。

 这种蔬果发电中的反应,学名叫原电池反应。

原电池的构成条件有三个:

(1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金 属或某些氧化物等)组成。

(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。 (3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。

         

万用表

蔬果

导线

铜锌片

   

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实验组——大显身手

1.蔬果能否产生电流

     

实验 方法

实 验 记 录

1.准备一些水果和蔬菜。2 然后插入铜片和锌片,用连着电线 的夹子夹住铜片和锌片,再用一个夹子夹住万用表的电线,注 意观察电压。3.每次观察并记录测量的电压。

实验水果 电压(V) 实验蔬菜 电压(V)

苹果 1.33 南瓜 0.89 杨桃 0.89 莴笋 0.803 冬枣 0.96 西红柿 0.935

番石榴 0.836 茄子 0.88

                 

香梨 0.86

柠檬 0.95 火龙果 0.92 橙子 0.93

香蕉 0.898 百香果 0.898

玉米 0.79 菜心 0.52 青椒 0.53

胡萝卜 0.82 土豆 0.98 青瓜 0.69

           

实验证明:水果和蔬菜确实都能发电!我们还把导线接到小 LED 灯上。一开始, 只有一种蔬果的电很弱,灯亮不起来,后来我们把几种串联起来,发出的电才能让灯 亮起来。见下图:

灯亮起来啦!

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2.蔬果电池的电压与蔬果的大小是否有关

实验步骤:首先挑选 10 种水果和蔬菜,先测量整个蔬果的电压,再测量它们的 二分之一的电压,接着测量它们的四分之一的电压,分别记录好数据,最后进行分析、 讨论,得出结论。下面以梨的测量为证:

1个梨 1/2个梨 1/4个梨

结论:10 种蔬果的测量情况见右表 2: 根据上表的数据进行分析,几个数据之间只 相差零点零几 V,可以忽略不计,所以我们认 为:蔬果电池的电压跟蔬果的大小没有什么 关系。

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3.蔬果电池的电压与两电极间的距离、以及两电极间插入蔬果的深度是否有关

实验步骤:首先分别挑选 10 种蔬果,在参与测试的铜片和锌片上标上刻度,(见 下图)在测量两电极不同距离的电压的同时,也测量两电极间插入蔬果不同深度的电 压,分别记录好数据,然后结合搜集到的资料,对数据进行分析、讨论,最后得出结 论。见表 3、表 4:

                 

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结论:从以上表格的数据显示可以看出,几个数据之间几近相同,有的只相差零 点零几 V,可以忽略不计,所以我们认为:蔬果电池的电压与两电极间的距离、以及 两电极间插入蔬果的深度没有关系。

(二) 整理搜集到的资料

1.水果电池是利用水果中的化学物质和金属片发生反应产生电能的一种电池。水 果的果汁里面含有一种物质叫做“电解质”,经过电极也就是锌片和铜片时,产生了 电压差,于是就形成了电压。每种水果含有的电解质不一样,所以产生的电压也不一 样。

2.水果、蔬菜之所以能发电,是因为每种蔬果中都含有电解质,每种蔬果发出的 电都是相同的,差别在于每个蔬果含有的电解质数量不同。发电时,因为有铜片做正 极,锌片做负极,置换出水果酸性电解质的氢离子,产生了正电荷,使整个系统保持 了稳定。

3.几乎所有的水果蔬菜都能够实现发电,因为都含有有机物,只是所含有机物的 量有所区别。蔬果本身含有丰富的可以自由流动的水分,这些特定的水被定义为自由 水。因此徜徉在自由水中的矿物质也能够自由移动,它们之中有一部分 金属矿物质 呈现离子状态,在正、负不同性质的电极的吸引下会发生定向移动,就是这样蔬果中 产生了电流。

4.水果发电运用到的材料,需要有水果本身的能量,还有导出的载体,以及协助 水果出电机制的正负极,把这些都连接到小灯上面,可以勉强发出一丝丝光,虽然很 难看得清楚,但是只要认真看就能发现小灯有轻微的发亮。

 四、根据搜集的资料和实验情况,得出结论

1.任何水果和蔬菜都能发电,因为都含有有机物,只是所含有机物的量有所区别。

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2.我们分别用“一个”、“二分之一个”、“四分之一个”蔬果做了实验。通过 实验,发现一个和二分之一个、四分之一个测试的电压之间只有 0.01 到 0.05 之间的 差距。我们觉得蔬果发电的电力大小与蔬果大小是无关的。

3.我们分别给同一个蔬果插入深 1 厘米、2 厘米、3 厘米的铜片和锌片做了实验, 并依次安排两极的间隔距离为 2 厘米、3 厘米、4 厘米。通过实验,发现插入深度 1 厘米、2 厘米、3 厘米的铜片和锌片测试的电力之间只有 0.01 到 0.05 之间的差距。 我们认为铜片和锌片的距离以及插入蔬果的深度对电力的大小没有影响。

五、思考和建议

按照网络上资料的说法,普遍都认为最高发电量的水果应该是柠檬或橙子这些较 酸性的水果,但是在这次实验中,从几个小组测到的数据来看,我们却惊奇地发现发 电量高的水果居然是苹果、梨,而且有的小组竟然测出苹果的电压达到 1.33V,其他 水果都小于 1 伏。而且土豆的发电量都比柠檬的高,说明柠檬还不是发电量最高的水 果,我们开始设想越酸的水果发电量越多的论点是不正确的。

 既然蔬果可以发电,而且水果蔬菜发电是绿色能源,就应该让它们更好地为人类

服务。如我们能把它们运用在一些小器物上,如小闹钟、计算器、小灯泡,甚至为手

机充电......世界各地每天都有不计其数的果皮、菜梗、瓜皮产生,如果,我们把它们

以及坏掉的蔬果集中起来榨成果汁,想办法把汁水收集起来,加工做成合适的“蔬果

电池”,用于手提电脑、电动车等中小型的需电物品,那将会为地球节约多少能源!

我们把我们的想法用思维导图表现出来(见下图),以便大家能更好地理解。

 虽然蔬果的发电量极其微弱,蔬果发电还没能广泛利用,但我们还是希望有关部

门能开发研究这种环保的发电方法,提高蔬果的发电量,为保护环境出一份力。

 

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点评:此文是小作者与小组成员参与实践活动后写下的研究小论文。 本报告选材新颖,体现了研究报告的规范性;文中重点阐述了调查研究的 过程以及结论,并能借助图表与思维导图更好地阐明观点,思路清晰,图 文并茂,能较好地引起读者的兴趣与思考。(指导老师:殷巧珍)

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