新型可視化原電池實(shí)驗(yàn)裝置的研究

劉偌婧

一、創(chuàng)意構(gòu)思

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的重要途徑，實(shí)驗(yàn)的成功與否與實(shí)驗(yàn)器材有著很重要的關(guān)系。在探究原電池方面的實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常看到老師使用鱷魚夾將兩片金屬片放置在燒杯里進(jìn)行一些實(shí)驗(yàn)（如圖1），實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不便于觀察，并且在演示原電池反應(yīng)時(shí)，需要進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)來探究哪些是可以產(chǎn)生電流的，哪些是不能產(chǎn)生的，就需要多套器材構(gòu)成，在擺放時(shí)比較凌亂，并且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不便于學(xué)生的觀察。因此設(shè)計(jì)一個(gè)能夠同時(shí)進(jìn)行對(duì)比演示實(shí)驗(yàn)，并能夠利用攝像設(shè)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(shè)計(jì)要求

本設(shè)計(jì)的研究目的是設(shè)計(jì)一個(gè)可以進(jìn)行多組原電池實(shí)驗(yàn)的裝置，用于對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并通過多種形式來反映發(fā)電情況;加載可移動(dòng)攝像頭，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

三、設(shè)計(jì)思路

尋找現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置不足之處，進(jìn)行專利查詢，了解現(xiàn)有器材情況，從而確定研究目標(biāo);再次查閱文獻(xiàn)，尋求科學(xué)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，設(shè)計(jì)方案并尋找材料進(jìn)行裝置的制作，進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)來測(cè)試裝置，不斷進(jìn)行修改完善。

四、實(shí)施途徑

設(shè)計(jì)圖紙首先進(jìn)行現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)查研究，分析現(xiàn)有器材的優(yōu)點(diǎn)與存在的不足，查閱專利網(wǎng)站，了解現(xiàn)有原電池裝置的設(shè)計(jì)情況;對(duì)現(xiàn)有的器材進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)并統(tǒng)計(jì)不足，提出新的設(shè)計(jì)方案，繪制圖樣，選擇合適的材料和工具制作實(shí)驗(yàn)裝置;對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);最終完成裝置的制作。

1.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)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(fēng)扇、攝像頭、塑料盒、銅箔雙面膠、氯仿、電烙鐵、小開關(guān)、5V穩(wěn)壓模塊

2）加工工具

激光雕刻機(jī)、塑料彎曲機(jī)、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(shè)計(jì)加工圖（如圖3），激光雕刻機(jī)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(yīng)用

針對(duì)完成的作品進(jìn)行了原電池的多組反應(yīng)測(cè)試（如圖7），可以非常方便進(jìn)行，同時(shí)還可以利用攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的大屏展示及過程錄制。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)裝置的可拓展性可以進(jìn)行水果電池等其他方式的實(shí)驗(yàn)，并且采用了多孔的香蕉插頭，可以與DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)器材的連接（如圖8），有很好的實(shí)用性。

六、制作心得

在這次研究中我學(xué)到了很多。在多次和指導(dǎo)老師交流的過程中對(duì)原電池有了更深一步的了解，對(duì)化學(xué)知識(shí)的運(yùn)用也有了進(jìn)一步掌握。在制作過程中學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)與一些技術(shù)加工工具的使用，能夠在老師的幫助下完成一項(xiàng)作品。經(jīng)過這個(gè)作品的制作，自己的實(shí)踐動(dòng)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(xué)習(xí)。