云母片導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的一些探究

譚現(xiàn)林

摘 要：云母片導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn)一直是教學(xué)中難以攻克的演示實(shí)驗(yàn)，通過技術(shù)，材料的創(chuàng)新使用，來改變我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)！

關(guān)鍵詞：云母片導(dǎo)熱實(shí)驗(yàn) 改進(jìn)

云母片與玻璃片導(dǎo)熱特點(diǎn)的比較實(shí)驗(yàn)是熱血固體一節(jié)中比較重要的實(shí)驗(yàn)，成功的做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生直觀的觀察到晶體物理性質(zhì)各向異性的特點(diǎn)，對(duì)于學(xué)生認(rèn)識(shí)固體，感受大自然的神奇，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理有著非常重要的作用。然而實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作當(dāng)中，大部分教師會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功難度非常大，也造成了在現(xiàn)在的教學(xué)當(dāng)中，越來越多的老師放棄了這一重要的演示實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)而一句話帶過或者以網(wǎng)上的視頻實(shí)驗(yàn)應(yīng)付。

為了能夠更好地給學(xué)生演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了仔細(xì)的分析。首先我按照教參建議的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)過程的感受以及對(duì)結(jié)果的分析，我感覺實(shí)驗(yàn)有這些不足：

1、燒熱的縫衣針熱容量較小，不足以支撐較明顯的融化區(qū)域的出現(xiàn)；

2、均勻的石蠟薄層制備困難，厚度稍大就容易對(duì)實(shí)驗(yàn)的導(dǎo)熱產(chǎn)生影響；

3、石蠟現(xiàn)象不夠明顯，稍遠(yuǎn)距離不能準(zhǔn)確分辨融化區(qū)域，而且無法保存，不能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后展示給學(xué)生。

在查閱了資料后我發(fā)現(xiàn)有些建議用燒熱的鐵球來解決熱容量不足，很好的解決了熱容量的問題，但是由于本實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象本身不是特別明顯，以較大的鐵球作為熱源形成的融化區(qū)域更加接近圓形。另外的建議就是用細(xì)銅絲纏繞在電烙鐵上加熱，用木板隔離電烙鐵來減少熱空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。我利用這一建議，通過多次實(shí)驗(yàn)探索發(fā)現(xiàn)如果以電烙鐵自上而下的去接觸云母片，可以避免熱空氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，同時(shí)操作更加簡(jiǎn)單易行。

對(duì)于石蠟涂層對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響，我在變色水杯上找到靈感，是不是可以將變色材料涂抹到云母片和玻璃片上，制作涂片。為此我形成了兩種想法：

1、借助材料生產(chǎn)企業(yè)，有他們制作單晶云母片，并將變色材料直接加工到云母片和玻璃片上。優(yōu)勢(shì)在于可以規(guī)模生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)用的云母片，而且機(jī)器制作涂層比老師制作會(huì)更加均勻、精致。不足之處是實(shí)驗(yàn)消耗較少，如果由企業(yè)生產(chǎn)，成本會(huì)非常高，而企業(yè)能否真正生產(chǎn)也是一個(gè)未知。

2、購(gòu)買可以自己涂抹的變色材料，自己動(dòng)手制作云母片和玻璃片的涂片。

因?yàn)樵谔剿麟A段，我選擇了第二種方案。在變色材料的選擇上，通過分析求證，找到了不可逆溫變油墨，這是新型高分子材料，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)分子結(jié)構(gòu)被破壞而變成無色。我選擇65度到75度不可逆溫變油墨嘗試實(shí)驗(yàn)，這一溫度和石蠟開始融化溫度相仿，而且油墨干燥后導(dǎo)熱系數(shù)較低，可以對(duì)應(yīng)替代石蠟而不需要其他改變，而且遇熱變色后不會(huì)因?yàn)闊嵩吹碾x開而恢復(fù)原色，這樣就可以將成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示給更多的學(xué)生，也對(duì)萬一課堂實(shí)驗(yàn)不成功的一個(gè)補(bǔ)充。

這一材料的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于制作涂層比較簡(jiǎn)單，我曾嘗試涂抹比較厚的油墨，在干燥之后也會(huì)變成非常薄的一層，同時(shí)干燥后的材料的導(dǎo)熱能力非常差，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響遠(yuǎn)小于石蠟涂層的影響。在后期的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中也取得了非常好的實(shí)驗(yàn)效果。

這次實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)不僅讓我對(duì)固體材料有了更深的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也讓我意識(shí)到科技發(fā)展的今天越來越多的新設(shè)備新材料在改變著我們的生活，同時(shí)作為教師，我們也要學(xué)會(huì)創(chuàng)新，學(xué)會(huì)鉆研，讓這些新技術(shù)、新設(shè)備、新材料來改良我們的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與科學(xué)進(jìn)步真正的結(jié)合起來，避免教學(xué)上的故步自封！

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋平. 關(guān)于云母片導(dǎo)熱“各向異性”實(shí)驗(yàn)的討論[J]. 物理教學(xué)探討， 2008， 26（15）：60-60.

[2] 宋寧生， 姚菊英. 云母片導(dǎo)熱各向異性實(shí)驗(yàn)的討論[J]. 物理教師， 1986， 26（5）：60-60.

[3] 周昌鮮. 云母片的獲得與教學(xué)[J]. 物理教學(xué)， 1988（12）.