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自制经济导电纸探究式实验教学

作者：唐寒华　熊世江　 　时间：2007-9-1　　　　本文热度：　　　　等级：★★★
　　1 问题提出
　　
　　在做《用描迹法画出电场中平面上的等势线》这一实验时，由于导电纸使用时间过长，损坏较严重，导致实验效果不佳。学生问我，“可以自制导电纸吗？”当然可以，我因势利导，鼓励同学们大去探究。
　　
　　2 探究过程：
　　
　　2．1 用铝箔纸代替导电纸
　　同学们首先想到用香烟内的铝箔纸代替导电纸做《用描迹法画出电场中平面上的等势线》的实验。
　　实验现象：灵敏电流计指针偏转角度很小，无法找到等势点。
　　学生猜测：难道是铝箔的导电能力没有导电纸强？经讨论，大家提出用万用表测铝箔和导电纸的电阻。
　　测量结果：测得铝箔10 cm之间的电阻几乎为零，导电纸10cm之间的电阻约为3000-5500欧。从所测得的电阻来看，导电纸的导电能力没有铝箔的导电能力强。为什么用导电纸做实验时，灵敏电流计的读数还大些呢？
　　教师点拨：要解决这个问题还得从《用描迹法画出电场中平面上的等势线》原理分析起。测量时，灵敏电流计与两探针之间的导电纸是并联的，两探针之间导电纸的电势差，就是加在灵敏电流计上的电压。导电纸的电阻和通过导电纸的电流决定导电纸上两探针间的电势差，一个基准点与待测点之间的电势差为零时，灵敏电流计指针不偏转；两探针间的电势差越大，灵敏电流计指针偏转角度越大，效果就越好。如果导电纸的电阻率太小，两探针之间的电势差会很小，指针偏转不明显；效果就不好（如果导电纸的电阻过大，而引起导电纸的电流太小，两探针之间电位差也很小，实验效果也不好）。
　　
　　结论：由于铝箔的电阻率太小，测量时灵敏电流计指针偏转极不明显，否定了用烟盒的铝箔代替导电纸的想法。
　　我鼓励大家说，物理学一些重要的实验中，往往隐含着一些重要的实验原理、方法和技术，把这些原理、方法和技术应用于生产实际和新的研究领域，常常是科学家进行科学探究的后继工作。于是大家重振旗鼓，重新分析导电纸。
　　2．2 用墨汁自制导电纸
　　方案1 被否定后，大家认真观察导电纸，发现导电纸上涂的是黑色的能导电的物质。有同学联想到，墨汁是黑色的，主要成份是碳，化学教材上讲碳具有良好的导电能力，能否将墨汁涂纸上干后当导电纸？。
　　同学们将浓缩的墨汁刷在牛皮纸上制成导电纸，与厂家生产的使用一年的导电纸做了对比测量，数据如下表。
　　
　　由表中数据知，用浓墨汁制成的导电纸电阻比新导电纸电阻大得多，且随着距离的增大而增大得较快，是否可用？
　　同学们又进一步对电流做了比较，数据如下表。
　　
　　分析问题：从表1和表2知自制导电纸电阻比所买导电纸电阻大得多，随着距离的增大而电阻增大得较快。从表3、表4看，自制导电纸效果也不错，比所买导电纸差些。经大家观察对比各种导电纸后，认为厂家生产的导电纸所刷物质均匀、粉末细腻、纸地光滑。我们自制的导电纸，纸张粗糟、所刷物颗粒大且不均匀。.根据这些现象及前面的实验，认为用墨汁制导电纸可行，准备对自制导电纸进行改进 。
　　2．3 改进自制导电纸
　　经过大量的制作对比，同学们找到了一种效果非常好制作方法：将华生牌墨汁刷在牛皮纸上，阴干后再刷，共刷5-6次。一周完成。其数据如下
　　
　　通过与新导电纸实验的比较，自制导电纸完全可以与厂家生产的媲美。欢呼雀跃，高呼“我们成功了”。当时大家深深体验到成功的喜悦，不管平时成绩好坏，他们都非常有成就感，似乎他们自己就是发明家，物理学家。可以说当时没有任何人觉得物理难学。
　　
　　3 反思与评价
　　
　　通过这次探究，同学们明白了一个道理，探究任何事物一定要科学严谨，具体操作过程中一定要注意每一细节，否则失之毫厘差之千里。
　　经济成果：2006年同学们手里用着自己的导电纸，心里有说不出的高兴。经过一年的使用效果非常好，可能还能用一至二年。这项成果每年为学校节约300元。
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