自制經濟導電紙探究式實驗教學

1 問題提出

在做《用描跡法畫出電場中平面上的等勢線》這一實驗時，由于導電紙使用時間過長，損壞較嚴重，導致實驗效果不佳。學生問我，“可以自制導電紙嗎？”當然可以，我因勢利導，鼓勵同學們大去探究。

2 探究過程：

2．1 用鋁箔紙代替導電紙

同學們首先想到用香煙內的鋁箔紙代替導電紙做《用描跡法畫出電場中平面上的等勢線》的實驗。

實驗現象：靈敏電流計指針偏轉角度很小，無法找到等勢點。

學生猜測：難道是鋁箔的導電能力沒有導電紙強？經討論，大家提出用萬用表測鋁箔和導電紙的電阻。

測量結果：測得鋁箔10 cm之間的電阻幾乎為零，導電紙10cm之間的電阻約為3000-5500歐。從所測得的電阻來看，導電紙的導電能力沒有鋁箔的導電能力強。為什么用導電紙做實驗時，靈敏電流計的讀數還大些呢？

教師點撥：要解決這個問題還得從《用描跡法畫出電場中平面上的等勢線》原理分析起。測量時，靈敏電流計與兩探針之間的導電紙是并聯的，兩探針之間導電紙的電勢差，就是加在靈敏電流計上的電壓。導電紙的電阻和通過導電紙的電流決定導電紙上兩探針間的電勢差，一個基準點與待測點之間的電勢差為零時，靈敏電流計指針不偏轉；兩探針間的電勢差越大，靈敏電流計指針偏轉角度越大，效果就越好。如果導電紙的電阻率太小，兩探針之間的電勢差會很小，指針偏轉不明顯；效果就不好（如果導電紙的電阻過大，而引起導電紙的電流太小，兩探針之間電位差也很小，實驗效果也不好）。

結論：由于鋁箔的電阻率太小，測量時靈敏電流計指針偏轉極不明顯，否定了用煙盒的鋁箔代替導電紙的想法。

我鼓勵大家說，物理學一些重要的實驗中，往往隱含著一些重要的實驗原理、方法和技術，把這些原理、方法和技術應用于生產實際和新的研究領域，常常是科學家進行科學探究的后繼工作。于是大家重振旗鼓，重新分析導電紙。

2．2 用墨汁自制導電紙

方案1 被否定后，大家認真觀察導電紙，發現導電紙上涂的是黑色的能導電的物質。有同學聯想到，墨汁是黑色的，主要成份是碳，化學教材上講碳具有良好的導電能力，能否將墨汁涂紙上干后當導電紙？。

同學們將濃縮的墨汁刷在牛皮紙上制成導電紙，與廠家生產的使用一年的導電紙做了對比測量，數據如下表。

由表中數據知，用濃墨汁制成的導電紙電阻比新導電紙電阻大得多，且隨著距離的增大而增大得較快，是否可用？

同學們又進一步對電流做了比較，數據如下表。

分析問題：從表1和表2知自制導電紙電阻比所買導電紙電阻大得多，隨著距離的增大而電阻增大得較快。從表3、表4看，自制導電紙效果也不錯，比所買導電紙差些。經大家觀察對比各種導電紙后，認為廠家生產的導電紙所刷物質均勻、粉末細膩、紙地光滑。我們自制的導電紙，紙張粗糟、所刷物顆粒大且不均勻。.根據這些現象及前面的實驗，認為用墨汁制導電紙可行，準備對自制導電紙進行改進 。

2．3 改進自制導電紙

經過大量的制作對比，同學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。其數據如下

通過與新導電紙實驗的比較，自制導電紙完全可以與廠家生產的媲美。歡呼雀躍，高呼“我們成功了”。當時大家深深體驗到成功的喜悅，不管平時成績好壞，他們都非常有成就感，似乎他們自己就是發明家，物理學家。可以說當時沒有任何人覺得物理難學。

3 反思與評價

通過這次探究，同學們明白了一個道理，探究任何事物一定要科學嚴謹，具體操作過程中一定要注意每一細節，否則失之毫厘差之千里。

經濟成果：2006年同學們手里用著自己的導電紙，心里有說不出的高興。經過一年的使用效果非常好，可能還能用一至二年。這項成果每年為學校節約300元。

(欄目編輯王柏廬)