以電阻率判定水源鉛汞離子濃度

本次活動方案名稱：

“通過測定含鉛、汞的水源的電阻率來判定水源中鉛汞離子濃度”的科技教育活動方案。

活動方案的具體目標：

隨著工業和農業的現代化，給我們生活的環境造成了一定的影響，尤其是對水資源的影響較大，在工業區附近的城鎮和農村，由于一些工廠的污水排放，造成對水源的嚴重污染，尤其是重金屬鉛、汞離子的濃度嚴重超標，對人們的身體造成危害，所以本次科技教育活動的目標就是：要求學生利用自己所學的物理、化學及地理知識，對校園周邊的河流及水井等水源進行抽樣調查研究，通過抽樣測定含鉛、汞離子的水源的電阻率，從而判定這種離子在水中的濃度。

本次活動方案所要抽樣的水源是：

湖南省道縣境內的瀟水河、濂溪河、春秋井。

高三理科實驗班45個同學分成三大組、每組15人，要求每組同學對自己的抽樣對象取樣水，通過測定水源電阻率的辦法來判定水源中鉛汞離子的濃度。

本次活動方案的具體內容：

1 要求同學們開動腦筋，在探究式學習中設計測量大電阻率的原理方法，在實驗室配制不同濃度(鉛汞離子濃度)的水溶液進行電阻率測量計算，并列表繪圖做成“標準參數”，然后再對樣水進行測量對比分析并標度，從而可測出樣水中的鉛、汞離子濃度來。活動時間：只能利用課外活動和中午休息時間進行。

2 本活動方案的難點：

①怎樣利用恒定電路測量含鉛、汞的水溶液的電阻率；

②怎樣在實驗室做好一定鉛、汞離子濃度的“標準參數表”。

3 本方案的重點是：設計測量水源樣水的電阻率的電路原理圖：

4 本活動分為四個階段：

第一階段：(3課時)查閱資料，分組學習討論，確定測量含鉛、汞離子水溶液的電阻率的電路。

第二階段：(3課時)根據自己設計的電路圖研究實際測量的可行性，由電阻定律R=PL/S得到：P=RS/L，利用注射器作盛水容器，可測出該樣水電阻的橫截面積s和長度L來，并不斷改進測量方法，直到能較準確測量出電阻率很大的純凈水的電阻率為止。

第三階段：(2課時)根據實驗的可行性來設計電路，對不同濃度的鉛、汞離子水溶液進行電阻率測量并繪制“標準參數表”。

第四階段：(1課時)對水源的樣品進行測量其電阻率，并依照“標準參數表”讀出其離子濃度來。

5 活動過程中可能出現的問題有：

①設計測水源電阻率的電路實際誤差較大。

②不會抽取水源樣品，或者是水源的樣品中還含有其他鹽類而影響“鉛、汞”離子的電阻率測量。

③不會制連續性的“標準參數表”。

6 解決以上問題的預案：

①引導同學們運用已學的恒定電流知識設計3種以上電路原理圖，然后從誤差方面分析，擇優確定一種。

②在抽水樣時，定好體積，用注射器抽取較為適宜，在設計離子濃度與電阻率關系的“標準參數表”時，要求同學輪流測量、多次測量取平均值，以便把實驗誤差降到最低限度。

③如果在樣水中出現較多的鎂、鈣等離子，必須設計化學實驗方案除去這些“負因素影響”離子。

7 活動結果及呈現方式：

要求同學們在反復測量中所得到的數據具有穩定性，與“標準參數”誤差不超過5％，而且寫好論文和報告，把整個活動過程和電路設計原理記錄下來，以便活動終結考評。

活動評價標準：

1 查看各組所采用的電路原理圖是否科學而且誤差不超過5％，否則視為活動結果不合格。

2 所設制的“離子濃度一電阻率”標準參數表是否準確且有連續性。并評定打分。

3 所著論文報告是否詳細如實，根據情況評定優良。

本次活動對學生的教育作用：

讓學生自己查閱資料，分組討論，設計出以前從未想過、但有效可行的電路來，使他們在探究式學習中培養科學素養，從科學思想、科學知識、科學方法和科學精神等方面全面提高自己的能力和素質，而且在創新設計中加強了動手能力，使之從小養成保護環境、為人類造福的遠大理想。

本活動方案的有利條件是：

1 我們曾經研究過對大電阻率導體的測 量原理，所以同學們在這一方面會有一定的電學基礎。

2 我作為指導老師，在探究式學習的輔導和課題研究方面有一定的經驗。

3 本次活動方案已得到湖南省道縣科協、道縣教育局和學校的高度重視，并且在經費、技術等方面都給予大力支持。