第十四章 跨学科实践 调查电池的发展并制作水果电池 课件-2025-2026学年物理苏科版九年级上册

跨学科实践 调查电池的发展并制作水果电池 1800 年，亚历山德罗・伏打用锌片与银片叠放，中间夹浸盐水的布片，制成世界首个化学电池 —— 伏打电堆。它打破 “动物电” 理论，为电学研究奠定基础，开启直流电源应用的先河。 1、伏打电堆 一、电池的发展 伏打用锌片与银片叠放，中间夹浸盐水的布片，制成世界首个化学电池 —— 伏打电堆。其工作原理是：锌比银活泼，在电解质作用下，锌片失电子发生氧化反应，电子经外电路流向银片，银片处发生还原反应，形成持续电流。 能量是由 转化为 组成。 化学能 电能 2、铅酸电池 以铅及其氧化物为电极，硫酸溶液为电解质，结构简单、成本低，大电流放电能力强，适用于汽车启动和电动自行车。但能量密度低、体积重，循环寿命短，充放电约 300 - 500 次，且含重金属，处理不当易污染环境。 3、锂电池 采用锂金属或锂合金为负极材料，能量密度高、重量轻，续航出色，循环寿命超 1000 次，自放电率低。支持快充，广泛用于手机、新能源汽车。不过高温下稳定性差，过充过放易引发安全隐患，成本也相对较高。 4、燃料电池 将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的发电装置，能量转化效率高，且产物通常为水，十分环保。在设计寿命上，国内燃料电池系统设计寿命普遍为 30000h，与国外先进水平相当。 5、固态电池 固态电池以固态电解质替代传统电解液，安全性高，不易泄漏、燃烧；能量密度比锂电池更高，续航表现更优。其充放电效率出色，循环寿命长，适配新能源汽车、航空航天等领域。但存在制造成本高、工艺复杂等待攻克难题。 1、取一个橙子，把铜片、铁片插入其中，就制成了一个水果电池。用电压表测量铜片与铁片之间的电压，并指出它们中哪一个是正极、哪一个是负极. 二、自制水果电池 铜片是正极、铁片是负极 能量是由 转化为 组成。 化学能 电能 试触法判断电源正负极 2、试用其他水果或蔬菜（如苹果、西红柿、土豆等）、金属物体（如硬币、铝片）进行实验（如图）。水果电池的正负极与选用的材料有关吗? 二、自制水果电池 3.水果电池的电压可能与什么因素有关？ 水果电池电压的大小可能与水果种类、水果质量、金属片间的距离、金属片插入水果深度、水果中汁液多少等因素有关。 研究方法： 。 控制变量法 现有质量不同的柠檬多个，质量不同的橙子多个，铜、锌金属片、电压表，以及导线若干，请你设计实验探究“水果电池电压的大小与水果质量的关系”。具体操作是：把相同的铜片和锌片插入①　　 ； 如果观察到② ，说明水果电池电压的大小与水果质量有关。 电压值不相同 质量不同的橙子中相同的深度 4、可以把多个水果电池 连接，可以增大电源电压。 串联 1.充电规范 避免过充过放：锂电池过充易引发热失控，铅酸电池过放会缩短寿命，建议电量剩余 20%-30% 时充电，充满后及时断电。 选择适配充电器：不同电池（如锂电池与铅酸电池）电压、电流需求不同，乱用充电器可能导致鼓包或爆炸。 控制充电环境：避免在高温（＞40℃）或低温（＜0℃）下充电，高温加速电池老化，低温会降低充电效率。 三、电池使用中注意的问题 2、使用习惯 避免大电流放电：短时间内大电流放电（如电动车猛加速）会加剧电池极板损耗，尤其铅酸电池更敏感。 定期浅充浅放：锂电池建议每月进行 1-2 次完整充放电（0-100%），铅酸电池则需避免长期亏电存放。 3、安全与维护 防摔、防水、防挤压：外壳破损可能导致内部短路，液体电池（如铅酸）漏液需立即停用。 定期检查状态：铅酸电池可观察电解液高度，锂电池可通过设备监控健康度（SOH），低于 80% 需考虑更换。 正确处理废旧电池：铅酸电池含重金属，锂电池需专业回收，切勿随意丢弃污染环境。 4、不同电池特殊注意 铅酸电池：长时间不用需每 2-3 个月补充电，避免 “硫化” 现象。 锂电池：避免长期满电存放（建议电量保持在 40%-60%），高温环境下减少使用。 $