用水果电池进行闭合电路欧姆定律实验研究

1、实验名称：闭合电路欧姆定律实验研究.

2、实验目的：了解在中学物理教学中进行闭合电路欧姆定律实验演示的教学目的和要求，了解用高中物理课本上所介绍的仪器进行实验的困难所在；通过对实验出现问题的分析，学习自制几种电池，选择合适仪器和材料，进行闭合电路欧姆定律实验研究；通过对比，把握闭合电路欧姆定律实验的成功关键和改进方向，提高在实验中发现问题、分析问题和解决问题的的能力。

3、教学目的：熟悉万用表的使用方法。让学生学会利用各种水果，做成水果电池，并通过水果电池实验验证欧姆定律。

4、教学要求：

（1）理解欧姆定律,懂得如何测量电源内阻。

（2）知道如何制作水果电池。

（3）会利用万用电表测量电路的电压、电流、电阻。

5、该实验在本章的意义：“闭合电路欧姆定律”是高中物理《恒定电流》一章的重要内容，也是高中物理教学中极其重要的内容之一。通过实验，可以使学生深刻理解定律的确切含义，加深对电动势、内阻、内电压、外电压等基本概念的印象，并学会如何验证闭合电路欧姆定律。

6、实验仪器及设备：可调内阻电池，演示电表，数字万用表，橙子，苹果，导线若干，锌片，铜片。

7、实验原理：

（1）水果电池需要利用两种金属，使其成为正极与负极，在他们之间则置有盐酸或碱液等导电性的物质，这些物质一般解质，称为电解质。电解质可以游离出金属离子，一般说来，任何金属接触到电解质，都会放出电子，成为带正电的离子。水果电池的反应式如下： 阳极(正极)： Zn(s)→Zn2+(aq)+ 2e- 阴极(负极)： 2H+(aq) + 2e- →H2(g)

（2）欧姆定律:E=U外+U内

8、实验基本方法，实验过程：

方法一：

（1）分别剪取一块大小合适的铜片和锌片,并将其一端剪尖以方便插入水果中。将铜片作为正极、锌片作为负极插入苹果内，用导线将正负极和箱式变阻器与它们串联在一起形成闭合电路。电路图如图所示：

（2）调节箱式变阻器取合适的阻值为R；万用表并联在闭合电路里的箱式变阻器的两端可测量外电压U外；断开电路，用万用表的红黑两个触头分别与水果电池的正负极接触可测量电池的电动势E。

（3）断开电路，取出铜片，取一片与上述铜片大小一致的锌片，插入铜片原来所在位置，深度与之前的铜片深度一致，用万用表的欧姆档测出电池内阻r。

（4）改变电阻R及铜片、锌片位置再测一次。

（5）数据处理及结果：

在一定的误差范围内, 欧姆定律:E=U外+U内得以验证。

方法二：

（1）分别剪取一块大小合适的铜片和锌片,并将其一端剪尖以方便插入水果中。将铜片作为正极、锌片作为负极插入苹果内，用导线将正负极和箱式变阻器与它们串联在一起形成闭合电路。

（2）调节箱式变阻器取合适的阻值为R；万用表并联在闭合电路里的箱式变阻器的两端可测量外电压U外；取两块大小合适的锌片，分别插在铜片和锌片的里侧，尽可能与之靠近，但不能接触，然后用另一万用表的红黑表笔分别接在两锌片上，可测量内电压U内。电路图如右图所示：

（3）断开电路，用万用表的红黑两个触头分别与水果电池的正负极接触可测量电池的电动势E。

（4）改变电阻R及铜片、锌片位置再测一次。

（5）数据处理及结果：

在一定的误差范围内, 欧姆定律:E=U外+U内得以验证。

9、实验的教学应用：该实验可以用来引导学生制作水果电池和验证闭合电路的欧姆定律。

10、误差产生原因及解决方案：

（1）金属片的极化电动势引起误差。金属片插入电池内部工作一段时间后，两金属片表面状态不一致，形成一对电极，会产生极化电动势，时间越长，极化对内外电压之和的影响就越明显。因此在实验时，需要采取去除极化电动势的措施。用砂纸打磨掉表面的氧化层可马上使用。

（2）测量水果电池的内电压时，万用表的两个触头如果没有靠近正负极两端使得U内的误差可能会很大，所以要尽可能地将万用表的两个触头插到离正负极两端较近的地方。

11、实验的难点： 不懂得如何测量水果电池闭合电路的内电压，测量内电压时发现误差特别大且万用表的示数一直在改变。

成功的关键：要清楚、懂得如何测量水果电池闭合电路的内电压并减小其实验误差。

水果电池实验报告