水浴法印證鉛筆芯的電阻隨溫度升高而減小

管容

[摘 要]本文通過水浴法對(duì)包扎好的鉛筆芯加熱，通過溫度計(jì)、電壓表、電流表的讀數(shù)和演示電表的偏角來獲得其電阻的大小隨溫度的升高而阻值減小的情況。

[關(guān)鍵詞]鉛筆芯；電阻；溫度；讀數(shù)；偏角

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，許多物理概念和規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上抽象概括出來的。物理演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的效果在很大程度上決定著教學(xué)的效果。在教學(xué)中，有些老師只是講實(shí)驗(yàn)，或做一些演示實(shí)驗(yàn)，重在強(qiáng)調(diào)學(xué)生記憶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，注重知識(shí)點(diǎn)的傳授不加強(qiáng)能力的訓(xùn)練，只講理論，不講實(shí)踐，無(wú)形中在學(xué)生頭腦中形成的只看分?jǐn)?shù)不看能力的觀念。新課程改革要求將學(xué)生從死記硬背造成的過重課業(yè)負(fù)擔(dān)中解放出來，要求學(xué)生感受理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，這就給實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)，也給從事物理教學(xué)的第一線老師們提出新的課題，為此，在初三的物理復(fù)習(xí)課堂中，重視實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，讓學(xué)生重新經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的過程，不僅有助于牢固掌握物理知識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)技能，彌補(bǔ)教學(xué)課時(shí)的不足，而且還能有效提高物理概念和規(guī)律的記憶效果。

一、試驗(yàn)背景

在初三物理的一些練習(xí)中，有用伏安法測(cè)小燈泡的電阻，總會(huì)這么問，其電阻為何在這幾組數(shù)據(jù)中有變化，且有增大趨勢(shì)？能不能求其平均值？作為一名物理老師，我曾讓學(xué)生自己做實(shí)驗(yàn)來獲得知識(shí)，交代學(xué)生用手去觸摸小燈泡剛工作時(shí)的燙熱程度，增大兩端電壓時(shí)，再次觸摸小燈泡的燙熱程度。至少觸摸三次。這樣學(xué)生不僅從數(shù)據(jù)知道電阻的變化，還親自體驗(yàn)溫度和電阻的變化情況。

這次試驗(yàn)過后，學(xué)生自我探究念頭更加強(qiáng)烈，于是布置學(xué)生思考和查閱資料，看有沒有導(dǎo)體電阻隨溫度升高而減小？于是自己作手做，最初酒精燈加熱，如果用2B鉛筆做實(shí)驗(yàn)，含碳量高，容易燃燒，用HB做，效果很好。但存在的問題是：第一，鉛筆芯受熱不均勻。第二，無(wú)法獲知溫度情況。于是對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，在其他器材都不改變的情況下，只換大功率電吹風(fēng)，這樣不僅通過電壓表、電流表的讀數(shù)體現(xiàn)了電阻的變化，更直觀的看到了演示電表的偏角變化，也克服鉛筆芯直接加熱易燃燒的弊端。電路圖如圖：

學(xué)生的資料查到了，我的演示實(shí)驗(yàn)也讓學(xué)生明白了書本上未曾出現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)。如果讓學(xué)生喜歡物理、探索物理，利用他們的聰明才智找到知識(shí)的快樂。作為一名教師，目的不是如此嗎？

二、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)作后，我在思考，如果能讓學(xué)生知道具體的溫度就好了。為高中的伏安特性曲線做下伏筆。這樣，等孩子們到了高中，很清楚的轉(zhuǎn)化到伏安特性曲線，不是更好嗎？于是多次思考后，想到了晶體熔化時(shí)用的水浴法。將鉛筆芯用導(dǎo)線的銅絲接牢，讀出鉛筆芯在常溫下電壓表、電流表的讀數(shù)和演示電表的偏角。然后把它裝入保鮮袋，并放入水中，用酒精燈對(duì)水加熱。用保鮮袋的目的是避免水的加入，增強(qiáng)導(dǎo)電性。于是通過溫度計(jì)知道溫度，利用歐姆定律知道此溫度下的電阻大小，還可以看到演示電表的偏轉(zhuǎn)角度的變化，以及滑動(dòng)變阻器兩端的電壓表加入，其目的是讓學(xué)生知道鉛筆芯的電阻減小，分壓也減小，滑動(dòng)變阻器的分壓則會(huì)增多。對(duì)于伏安特性曲線，電路圖區(qū)別在于滑動(dòng)變阻器能讓電壓表讀數(shù)為零。對(duì)于初三學(xué)生還沒學(xué)到此知識(shí)點(diǎn)，不能加入討論。于是鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而電阻減小的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于初三的學(xué)生只能做到這步。

下面我將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用表格和圖片一一展示。

結(jié)論 鉛筆芯的電阻隨溫度的升高阻值減小

通過以上數(shù)據(jù)，我們知道鉛筆芯的電阻隨溫度的升高而阻值減小，與常規(guī)的導(dǎo)體隨溫度的升高阻值增大不一致。故這次的實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生擴(kuò)寬思路和知識(shí)的廣度。但由于鉛筆芯在250ml 燒杯里，用150ml酒精燈加熱，導(dǎo)致取材短，以及水溫最高可達(dá)93攝氏度，故鉛筆芯的電阻變化不大，與用大功率電吹風(fēng)加熱變化小很多。這是不足之處。不過，能讓孩子們看到所有數(shù)據(jù)的變化和阻值減小的事實(shí)，足夠了。個(gè)人的思維存在足限，我會(huì)加強(qiáng)和同事探討，更給予孩子們期望。同時(shí)希望得到同行們的多多指教。

三、結(jié)語(yǔ)

中考試題中的實(shí)驗(yàn)題所占的比例比較高。因此搞好初三實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)是一個(gè)非常重要且需要教師付出大量心血和汗水的工作，我們一定在克服只重口頭講授、不重實(shí)驗(yàn)操作，只重理論記憶、不重能力提高的教學(xué)誤區(qū)，要把入手點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)器材的正確使用上，把著力點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和歸納上，把重心放在使學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)化上，讓學(xué)生重新經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程，初三的物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)就一定會(huì)取得很好的效果。