新型可視化原電池實驗裝置的研究

劉偌婧

一、創(chuàng)意構思

化學實驗是進行科學探究的重要途徑，實驗的成功與否與實驗器材有著很重要的關系。在探究原電池方面的實驗中，經?？吹嚼蠋熓褂明{魚夾將兩片金屬片放置在燒杯里進行一些實驗（如圖1），實驗現(xiàn)象不便于觀察，并且在演示原電池反應時，需要進行對比實驗來探究哪些是可以產生電流的，哪些是不能產生的，就需要多套器材構成，在擺放時比較凌亂，并且實驗現(xiàn)象不便于學生的觀察。因此設計一個能夠同時進行對比演示實驗，并能夠利用攝像設備投影到大屏幕上的原電池裝置就成了我研究的課題。

二、設計要求

本設計的研究目的是設計一個可以進行多組原電池實驗的裝置，用于對比實驗，并通過多種形式來反映發(fā)電情況;加載可移動攝像頭，便于觀察實驗現(xiàn)象。

三、設計思路

尋找現(xiàn)有實驗裝置不足之處，進行專利查詢，了解現(xiàn)有器材情況，從而確定研究目標;再次查閱文獻，尋求科學設計的理論依據，設計方案并尋找材料進行裝置的制作，進行科學實驗來測試裝置，不斷進行修改完善。

四、實施途徑

設計圖紙首先進行現(xiàn)有實驗裝置的調查研究，分析現(xiàn)有器材的優(yōu)點與存在的不足，查閱專利網站，了解現(xiàn)有原電池裝置的設計情況;對現(xiàn)有的器材進行分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)點并統(tǒng)計不足，提出新的設計方案，繪制圖樣，選擇合適的材料和工具制作實驗裝置;對實驗裝置進行試驗測試，發(fā)現(xiàn)問題進行優(yōu)化設計;最終完成裝置的制作。

1.根據設計要求，進行設計圖紙，如圖2所示。

2.選擇制作材料與工具

1）制作材料

5mm厚度的亞克力板、香蕉插頭、螺栓、伏特表表頭、小風扇、攝像頭、塑料盒、銅箔雙面膠、氯仿、電烙鐵、小開關、5V穩(wěn)壓模塊

2）加工工具

激光雕刻機、塑料彎曲機、手電鉆、注射器、焊錫絲、松香

3.加工制作作品

主要制作過程為：設計加工圖（如圖3），激光雕刻機切割（如圖4），組裝模型（如圖5），完成制作（如圖6）

五、研究作品應用

針對完成的作品進行了原電池的多組反應測試（如圖7），可以非常方便進行，同時還可以利用攝像頭實現(xiàn)對實驗過程的大屏展示及過程錄制。同時由于實驗裝置的可拓展性可以進行水果電池等其他方式的實驗，并且采用了多孔的香蕉插頭，可以與DIS數(shù)字化實驗器材的連接（如圖8），有很好的實用性。

六、制作心得

在這次研究中我學到了很多。在多次和指導老師交流的過程中對原電池有了更深一步的了解，對化學知識的運用也有了進一步掌握。在制作過程中學會了設計與一些技術加工工具的使用，能夠在老師的幫助下完成一項作品。經過這個作品的制作，自己的實踐動手能力和創(chuàng)新能力得到了發(fā)展，這次制作讓我有一種說不出的成就感，并潛移默化地影響著我今后的學習。