自制經(jīng)濟(jì)導(dǎo)電紙?zhí)骄渴綄?shí)驗(yàn)教學(xué)

1 問題提出

在做《用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線》這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于導(dǎo)電紙使用時(shí)間過長，損壞較嚴(yán)重，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不佳。學(xué)生問我，“可以自制導(dǎo)電紙嗎？”當(dāng)然可以，我因勢(shì)利導(dǎo)，鼓勵(lì)同學(xué)們大去探究。

2 探究過程：

2．1 用鋁箔紙代替導(dǎo)電紙

同學(xué)們首先想到用香煙內(nèi)的鋁箔紙代替導(dǎo)電紙做《用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線》的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度很小，無法找到等勢(shì)點(diǎn)。

學(xué)生猜測(cè)：難道是鋁箔的導(dǎo)電能力沒有導(dǎo)電紙強(qiáng)？經(jīng)討論，大家提出用萬用表測(cè)鋁箔和導(dǎo)電紙的電阻。

測(cè)量結(jié)果：測(cè)得鋁箔10 cm之間的電阻幾乎為零，導(dǎo)電紙10cm之間的電阻約為3000-5500歐。從所測(cè)得的電阻來看，導(dǎo)電紙的導(dǎo)電能力沒有鋁箔的導(dǎo)電能力強(qiáng)。為什么用導(dǎo)電紙做實(shí)驗(yàn)時(shí)，靈敏電流計(jì)的讀數(shù)還大些呢？

教師點(diǎn)撥：要解決這個(gè)問題還得從《用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線》原理分析起。測(cè)量時(shí)，靈敏電流計(jì)與兩探針之間的導(dǎo)電紙是并聯(lián)的，兩探針之間導(dǎo)電紙的電勢(shì)差，就是加在靈敏電流計(jì)上的電壓。導(dǎo)電紙的電阻和通過導(dǎo)電紙的電流決定導(dǎo)電紙上兩探針間的電勢(shì)差，一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)與待測(cè)點(diǎn)之間的電勢(shì)差為零時(shí)，靈敏電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)；兩探針間的電勢(shì)差越大，靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度越大，效果就越好。如果導(dǎo)電紙的電阻率太小，兩探針之間的電勢(shì)差會(huì)很小，指針偏轉(zhuǎn)不明顯；效果就不好（如果導(dǎo)電紙的電阻過大，而引起導(dǎo)電紙的電流太小，兩探針之間電位差也很小，實(shí)驗(yàn)效果也不好）。

結(jié)論：由于鋁箔的電阻率太小，測(cè)量時(shí)靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)極不明顯，否定了用煙盒的鋁箔代替導(dǎo)電紙的想法。

我鼓勵(lì)大家說，物理學(xué)一些重要的實(shí)驗(yàn)中，往往隱含著一些重要的實(shí)驗(yàn)原理、方法和技術(shù)，把這些原理、方法和技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際和新的研究領(lǐng)域，常常是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探究的后繼工作。于是大家重振旗鼓，重新分析導(dǎo)電紙。

2．2 用墨汁自制導(dǎo)電紙

方案1 被否定后，大家認(rèn)真觀察導(dǎo)電紙，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電紙上涂的是黑色的能導(dǎo)電的物質(zhì)。有同學(xué)聯(lián)想到，墨汁是黑色的，主要成份是碳，化學(xué)教材上講碳具有良好的導(dǎo)電能力，能否將墨汁涂紙上干后當(dāng)導(dǎo)電紙？。

同學(xué)們將濃縮的墨汁刷在牛皮紙上制成導(dǎo)電紙，與廠家生產(chǎn)的使用一年的導(dǎo)電紙做了對(duì)比測(cè)量，數(shù)據(jù)如下表。

由表中數(shù)據(jù)知，用濃墨汁制成的導(dǎo)電紙電阻比新導(dǎo)電紙電阻大得多，且隨著距離的增大而增大得較快，是否可用？

同學(xué)們又進(jìn)一步對(duì)電流做了比較，數(shù)據(jù)如下表。

分析問題：從表1和表2知自制導(dǎo)電紙電阻比所買導(dǎo)電紙電阻大得多，隨著距離的增大而電阻增大得較快。從表3、表4看，自制導(dǎo)電紙效果也不錯(cuò)，比所買導(dǎo)電紙差些。經(jīng)大家觀察對(duì)比各種導(dǎo)電紙后，認(rèn)為廠家生產(chǎn)的導(dǎo)電紙所刷物質(zhì)均勻、粉末細(xì)膩、紙地光滑。我們自制的導(dǎo)電紙，紙張粗糟、所刷物顆粒大且不均勻。.根據(jù)這些現(xiàn)象及前面的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為用墨汁制導(dǎo)電紙可行，準(zhǔn)備對(duì)自制導(dǎo)電紙進(jìn)行改進(jìn) 。

2．3 改進(jìn)自制導(dǎo)電紙

經(jīng)過大量的制作對(duì)比，同學(xué)們找到了一種效果非常好制作方法：將華生牌墨汁刷在牛皮紙上，陰干后再刷，共刷5-6次。一周完成。其數(shù)據(jù)如下

通過與新導(dǎo)電紙實(shí)驗(yàn)的比較，自制導(dǎo)電紙完全可以與廠家生產(chǎn)的媲美。歡呼雀躍，高呼“我們成功了”。當(dāng)時(shí)大家深深體驗(yàn)到成功的喜悅，不管平時(shí)成績好壞，他們都非常有成就感，似乎他們自己就是發(fā)明家，物理學(xué)家?？梢哉f當(dāng)時(shí)沒有任何人覺得物理難學(xué)。

3 反思與評(píng)價(jià)

通過這次探究，同學(xué)們明白了一個(gè)道理，探究任何事物一定要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，具體操作過程中一定要注意每一細(xì)節(jié)，否則失之毫厘差之千里。

經(jīng)濟(jì)成果：2006年同學(xué)們手里用著自己的導(dǎo)電紙，心里有說不出的高興。經(jīng)過一年的使用效果非常好，可能還能用一至二年。這項(xiàng)成果每年為學(xué)校節(jié)約300元。

(欄目編輯王柏廬)