新型可视化原电池实验装置的研究

刘偌婧

一、创意构思

化学实验是进行科学探究的重要途径，实验的成功与否与实验器材有着很重要的关系。在探究原电池方面的实验中，经常看到老师使用鳄鱼夹将两片金属片放置在烧杯里进行一些实验（如图1），实验现象不便于观察，并且在演示原电池反应时，需要进行对比实验来探究哪些是可以产生电流的，哪些是不能产生的，就需要多套器材构成，在摆放时比较凌乱，并且实验现象不便于学生的观察。因此设计一个能够同时进行对比演示实验，并能够利用摄像设备投影到大屏幕上的原电池装置就成了我研究的课题。

二、设计要求

本设计的研究目的是设计一个可以进行多组原电池实验的装置，用于对比实验，并通过多种形式来反映发电情况;加载可移动摄像头，便于观察实验现象。

三、设计思路

寻找现有实验装置不足之处，进行专利查询，了解现有器材情况，从而确定研究目标;再次查阅文献，寻求科学设计的理论依据，设计方案并寻找材料进行装置的制作，进行科学实验来测试裝置，不断进行修改完善。

四、实施途径

设计图纸首先进行现有实验装置的调查研究，分析现有器材的优点与存在的不足，查阅专利网站，了解现有原电池装置的设计情况;对现有的器材进行分析，发现优点并统计不足，提出新的设计方案，绘制图样，选择合适的材料和工具制作实验装置;对实验装置进行试验测试，发现问题进行优化设计;最终完成装置的制作。

1.根据设计要求，进行设计图纸，如图2所示。

2.选择制作材料与工具

1）制作材料

5mm厚度的亚克力板、香蕉插头、螺栓、伏特表表头、小风扇、摄像头、塑料盒、铜箔双面胶、氯仿、电烙铁、小开关、5V稳压模块

2）加工工具

激光雕刻机、塑料弯曲机、手电钻、注射器、焊锡丝、松香

3.加工制作作品

主要制作过程为：设计加工图（如图3），激光雕刻机切割（如图4），组装模型（如图5），完成制作（如图6）

五、研究作品应用

针对完成的作品进行了原电池的多组反应测试（如图7），可以非常方便进行，同时还可以利用摄像头实现对实验过程的大屏展示及过程录制。同时由于实验装置的可拓展性可以进行水果电池等其他方式的实验，并且采用了多孔的香蕉插头，可以与DIS数字化实验器材的连接（如图8），有很好的实用性。

六、制作心得

在这次研究中我学到了很多。在多次和指导老师交流的过程中对原电池有了更深一步的了解，对化学知识的运用也有了进一步掌握。在制作过程中学会了设计与一些技术加工工具的使用，能够在老师的帮助下完成一项作品。经过这个作品的制作，自己的实践动手能力和创新能力得到了发展，这次制作让我有一种说不出的成就感，并潜移默化地影响着我今后的学习。