润州中学九年级同学在学习电路时,自制水果电池,他们把铜片、铁片插入橙子中,并在铜片和铁片间接入小电灯,小电灯发光:为了进一步探究影响水果电池电压的因素,同学们进行了猜想,其中
小王同学猜想:水果电池的电压与水果的种类有关;
小张同学猜想:水果电池的电压与铜片和铁片插入水果的深度有关;
小李间学猜想:水果电池的电压与插入铜片和铁片间的距离有关.
请你任选以上一种猜想进行探究,并完成下列问题.
(1)写出实验步骤.
(2)设计一个供记录实验数据的表格.
(3)在测量水果电池的电压之前,先要判断电池的正负极.请写出用电压表判断正负极的方法.
解:按照控制变量法的思想,分别给出了验证三种猜想的参考答案.
验证猜想1:
(1)选择两种不同的水果,如桔子、苹果、菠萝,将铜片和铁片插入水果中,并保持铜片和铁片的距离以及它们在水果中的深度相同,用电压表测量铜片和铁片之间的电压,然后进行比较.
(2)
验证猜想2:
(1)选择一个水果,如菠萝,将铜片和铁片插入水果中,并保持铜片和铁片的距离一定,分别用电压表测出插入不同深度时铜片和铁片间的电压,然后进行比较.
(2)
验证猜想3:
(1)选择一个小果,如菠萝,将铜片和铁片插入水果一定深度,用电压表测出两铜片和铁片间的电压,改变铜片和铁片的距离,再次插入水果中,保证每次插入的深度相等,分别测出每次铜片和铁片间的电压,然后进行比较.
(2)
(3)将电压表的两个接线柱分别连接在水果电池的两极上,闭合开关并迅速断开,观察指针的偏转方向,若指针向右偏转,则连接电压表的正接线柱的为电池的正极;若指针向左偏转,则连接电压表正接线柱的为电池的负极.
分析:本题可能通过电压表测量两金属片间的电压,来判断电压的高低.
(1)(2)写实验步骤、设计表格时注意控制变量是,选择了某一猜想时设计实验,要控制其他猜想的因素是一定的;
(3)不知道电池正负极之前,可以用电压表试触的方法.
点评:本题是答案开放题,也用到了控制变量法,且答案开放的猜想类题,可通过对日常生活、自然现象或实验观察的分析思考,用文字表述自己的合理的猜想.控制变量法:就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题.在本题中控制了电压不变,改变形状或甜度来进行研究.
笔者对近几年水果电池探究题的分析发现,解答此类题需要明确以下几点:1.水果电池的组成;2.知道基本的化学原理,如常见金属的活动性差异;3.明确科学探究的基本过程和基本方法.