炭粉在物理實驗中的新應用

摘要:本文介紹了炭粉在物理實驗中一些新的應用方法。

關鍵詞:炭粉;炭;物理實驗;應用

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)1(S)-0060-2

炭粉具有導電性、不溶于水等特點，筆者和同事們經過探索[1-2]，發現并不斷改進了炭粉在高中物理實驗中的新應用，供大家參考。

1 用炭素墨水自制鋁泊紙盤代替墨粉紙盤

電火花計時器是高中力學實驗中重要的常用儀器，每套新電火花計時器生產廠家只配備了六張墨粉紙盤，每張墨粉紙盤只能用幾十次。墨粉紙盤的奇缺是令很多中學物理實驗室頭疼的事。因為廠家不單獨銷售，所以有錢也很難買到。這嚴重制約著三個重要的學生實驗(練習使用打點計時器、研究勻變速直線運動和驗證機械能守恒定律)的開展。筆者經過多次探索，終于找到了墨粉紙盤的替代物-鋁箔紙盤，其制作工藝如下:

將碳素墨水倒入燒杯中，用酒精燈加熱使燒杯中水分蒸發，直到燒杯中墨水的體積只有不到原來的四分之一，用毛筆將濃碳素墨水均勻地涂抹在平整的香煙內包裝紙無鋁箔那面，干了后再涂，涂抹兩次以上，待自然風干、烘干或曬干后，剪成墨粉紙盤的形狀即可使用。牛皮紙盤(就是試卷袋紙)制作的方法類似。紙盤制作的要點是，墨水要濃，涂抹的次數要多，紙盤越干效果越好。由于有些鋁箔紙盤烘干時兩面溫差過大會造成紙基與鋁箔的脫離，所以烘干時火力不能過大，可用太陽曬干、自然風干或用37度的恒溫箱烤干。對于牛皮紙盤也可以用實驗室時的電磁加熱攪拌器或電吹風快速烘干。在紙盤中心打的孔要盡可能光滑且只比紙盤軸略大，以保證使用時紙盤隨紙帶流暢轉動，孔的周圍也涂上碳素墨水，可增強導電性。

上述鋁箔紙盤或牛皮紙盤制作工藝簡單，成本低廉，無污染，打點效果好，可重復使用。若多次使用打點不清楚時，再涂上一層濃碳素墨水，干后又可用，因此值得推廣，大家不妨一試。

2 自制炭粉代替痱子粉，改進“油膜法估測分子的大小”

學生做“用油膜法估測分子大小”的分組實驗成功的關鍵是把痱子粉薄且均勻地撒在盛水方盤中的水面上。在幾乎所有關于“用油膜法估測分子大小”的文章里都探討了撒痱子粉的辦法，而且也想出了不少把痱子粉均勻撒在水面上的辦法，但在具體的實驗中仍然存在撒多了，撒得不均勻，不能攪拌的問題。若出現這樣的問題，學生只好將水和痱子粉一起倒掉，只能重新裝水，重新撒痱子粉，也許多次實驗還是不能成功，還造成實驗室內的混亂。

筆者經過多次探索，終于找到了痱子粉的替代物炭粉，從根本上解決了很難把痱子粉撒均勻的問題，炭粉不溶于水，能漂浮在水面上，可以用玻璃棒任意地攪拌，很容易均勻地分布在水面上。若撒得太多，可將水和炭粉一起倒出一部分，加水再用玻璃棒攪拌，這樣，一次就能輕松地完成將炭粉均勻地撒在盛水方盤中的任務，炭粉浮在水面穩定性好，便于計算油膜的面積。

炭是木炭的一種(見編者注)。賣燒烤的小販就用它來燒烤，而且炭很便宜，炭對人沒有危害，買回來的是整塊炭，需要碾碎，不過這很容易，把炭放在一塊鐵板上，用一個鐵杵邊砸邊壓磨，很容易就能得到炭粉。把炭粉裝入一小瓶內，用二層或三層醫用紗布封住瓶口，做成一個撒粉器。激光打印機用的炭粉也可以代替痱子粉，不過它價格較高;干電池中的炭棒粉也可代替痱子粉，但它硬度大，難以碾碎。

撒炭粉時應做到動、滿、勻、稀。動就是要攪動炭粉;滿就是攪動后待炭粉靜止時，炭粉能剛好充滿整個盛水方盤;勻就是炭粉均勻地分布在盛水方盤的水面上;稀就是炭粉要盡可能地少，使粉粒在水面上不會重疊。

有了炭粉，我在教學中做了兩點改進。

①改進分組實驗“用油膜法估測分子大小”;

②用自制的炭粉代替痱子粉。

(2)增加“用油膜法估測分子的大小”的演示實驗。

對于那些還沒有條件做本實驗的學校，可以增加一個演示實驗。演示實驗操作的過程如下:

①用注射器將事先配好的1/1000油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，數出1毫升油酸溶液需加入的滴數;

②將干凈的透明盛水方盤(可用J2208發波水代替)放到投影儀上，調好焦距，在盤中盛適量的水;

③將適量的炭粉用自制的灑粉器撒在透明的盛水方盤中的水面上，并用玻璃棒充分攪動均勻。在白色的墻壁上可以看到清晰的圖象;待水面靜止時，用注射器靠近水面將一滴油酸酒精溶液輕輕滴在水面上，油酸擴散的瞬間在墻上的投影清晰可見，非常動人。

④待油酸膜的形狀穩定后，把刻度板輕輕蓋在透明方盤上，在白色的墻上數出油膜的面積。

⑤算出油膜的厚度，就可得到油酸分子的大小。

3 用墨汁自制導電紙

學生做“用描跡法畫出電場中平面上等勢線”這一實驗時，由于導電紙使用時間過長，損壞嚴重，實驗效果不佳。導電紙在市場上也很難買到，導致中學物理實驗室導電紙奇缺。筆者經過多次實驗，制成了導電紙，效果良好。做法如下:

將濃縮的華生牌墨汁用毛筆均勻地涂抹在牛皮紙上，陰干后再涂，共涂五至六次，風干、烘干或曬干即可。

編者注:炭是一種木炭，用青樹樹干燒制而成。因為青樹樹干比較密實，炭的質量比較好，過去常用于冬天燒火取暖(現在應保護青林)。青也稱青岡，學名槲櫟。

參考文獻:

[1]程祝勤等.用油膜法估測分子的大小實驗中痱子粉的替代物-炭粉.物理教師，2008(1)

[2]唐寒華等.自制經濟導電紙探究式實驗教學.物理教學探討，2007(8)上半月

(欄目編輯王柏廬)