玻璃導(dǎo)電演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和啟示

錢(qián)浩鋒

【摘 要】華師大版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)第四章第二節(jié)《電路》為了說(shuō)明導(dǎo)體和絕緣體沒(méi)有絕對(duì)的界限，選用玻璃做研究對(duì)象。在室溫下，普通玻璃是很好的絕緣體，但加熱到紅熱狀態(tài)時(shí)會(huì)導(dǎo)電，用教材64頁(yè)中所示的材料做很難獲得成功。在經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，容易完成。

【關(guān)鍵詞】玻璃導(dǎo)電;實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

室溫下，普通玻璃是很好的絕緣體。華師大版教材八年級(jí)下冊(cè)第四章第二節(jié)常用電器的教學(xué)中要求學(xué)生知道一定條件下絕緣體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。

一、對(duì)于實(shí)驗(yàn)的困惑：

困惑1：根據(jù)教材內(nèi)容，取一白熾燈燈泡，敲破玻璃取燈芯部分，組裝成類(lèi)似書(shū)本的裝置，用酒精燈加熱（圖1），灼燒15分鐘后仍未發(fā)現(xiàn)小燈泡發(fā)光。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，小燈泡仍不發(fā)光。

困惑2：在以往的教學(xué)中，這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展也做過(guò)一些改進(jìn)，將電源換成220V的交流電，小燈泡換成220V15W左右的白熾燈（圖2），效果也不錯(cuò)。在網(wǎng)絡(luò)上也能找到很多這樣改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)。但是220V電壓太高，而且實(shí)驗(yàn)中有部分導(dǎo)線裸露在外，存在比較大的安全隱患。

困惑3：其他器材不變，將酒精燈改成酒精噴燈給燈芯加熱，使小燈泡發(fā)光。但是酒精噴燈的使用過(guò)程太過(guò)繁瑣，操作不方便。

二、個(gè)人思考

針對(duì)玻璃在紅熱狀態(tài)能導(dǎo)電的這一實(shí)驗(yàn)事實(shí)，我進(jìn)行了一些思考：玻璃要達(dá)到紅熱狀態(tài)，必須要溫度很高的熱源進(jìn)行加熱;另外常溫下普通玻璃電阻很大，加熱過(guò)程中，電阻有一個(gè)逐漸下降過(guò)程，而課堂上又不能花大量的時(shí)間去等，因此需要一個(gè)在弱電流下能發(fā)光的物體。因?yàn)闆](méi)發(fā)現(xiàn)合適的器材，也就一直用220V的電壓，小心翼翼地做著這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.初步設(shè)計(jì)

第一次做了一個(gè)很簡(jiǎn)單的裝置，將燈芯掛在兩條銅絲上，用丁烷噴槍加熱。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，先簡(jiǎn)單的測(cè)了兩種小燈在1.5伏電壓下發(fā)光時(shí)的電流，分別是：普通小燈0.44A，LED小燈0.051A。

為了達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)效果，重新制作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。同時(shí)考慮到白熾燈逐步被淘汰，在加熱的材料上也試著用普通的玻璃管代替白熾燈的燈芯。使用時(shí)，將兩根粗銅線分別插入玻璃管中，中間留少量空隙（避免短路），擱在同樣用粗銅絲做成的架子上，（如圖3）

2.逐步完善

在仔細(xì)觀察了實(shí)驗(yàn)裝置后做了分析改進(jìn)：銅絲擱在粗銅絲架子上，接觸電阻太大。于是將銅絲架子改成鱷魚(yú)夾并且在導(dǎo)線連接處用錫焊焊住。將LED燈珠改為L(zhǎng)ED燈片。加熱材料盡量跟教材一致，采用白熾燈的燈芯。

經(jīng)過(guò)上述改動(dòng)后，與教材中的實(shí)驗(yàn)相比主要有以下變化，并測(cè)得一組發(fā)光時(shí)的電流值，見(jiàn)下表：

①發(fā)光物，換成LED燈片。普通小燈泡正常發(fā)光的電流是0.3A，即使發(fā)出微弱的光，測(cè)得其電流0.1657A左右;LED燈片發(fā)光時(shí)的電流可以小到0.0042A，（圖4）兩者相差巨大。

②適當(dāng)提高電壓（6V）。但仍控制在安全電壓之內(nèi)。加熱改用丁烷噴槍。火焰溫度可達(dá)1100℃左右（數(shù)據(jù)來(lái)源百度百科，氣焊槍?zhuān)┍染凭珶舾叱龊芏唷?/p>

完成這些改進(jìn)后，用新的裝置（圖5）實(shí)驗(yàn)的成功率達(dá)到100%，而且速度也比較快，一般加熱30秒左右就能見(jiàn)到LED小燈發(fā)光，但是燈芯的變形還是很?chē)?yán)重。

3.進(jìn)一步探究

為解決燈芯容易熔化變形，以及白熾燈逐步退出市場(chǎng)的問(wèn)題，再次試著用玻璃管代替白熾燈的燈芯做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。將內(nèi)徑2.4毫米左右的薄壁玻璃管，切成2-3厘米長(zhǎng)的一段，兩頭插入銅絲，銅絲之間留出2-3毫米的間隙，固定在鱷魚(yú)夾上夾緊。用

丁烷噴槍加熱30秒左右，LED燈片發(fā)光（圖6）。玻璃管可以重復(fù)使用2次，插入玻璃管中的銅絲可以重復(fù)使用，只需在每次使用前用沙皮打磨。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的啟示

啟示一：實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)需要用心觀察留意日常生活

啟示二：實(shí)驗(yàn)改進(jìn)不一定是大成本大制作

啟示三：關(guān)注科技型產(chǎn)品為我所用

【參考文獻(xiàn)】

[1]何新勝.如何做好“玻璃導(dǎo)電”演示實(shí)驗(yàn);物理教學(xué)探討;2002年

[2]馮朝駿、董衛(wèi)中.演示玻璃導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的做法;湖北中小學(xué)實(shí)驗(yàn)室;2000年

（作者單位：浙江省寧波市江北區(qū)育才實(shí)驗(yàn)學(xué)校）