玻璃导电演示实验的改进和启示

钱浩锋

【摘 要】华师大版科学八年级下册第四章第二节《电路》为了说明导体和绝缘体没有绝对的界限，选用玻璃做研究对象。在室温下，普通玻璃是很好的绝缘体，但加热到红热状态时会导电，用教材64页中所示的材料做很难获得成功。在经过一系列改进后，实验操作简单，容易完成。

【关键词】玻璃导电;实验改进

室温下，普通玻璃是很好的绝缘体。华师大版教材八年级下册第四章第二节常用电器的教学中要求学生知道一定条件下绝缘体会转变为导体。

一、对于实验的困惑：

困惑1：根据教材内容，取一白炽灯灯泡，敲破玻璃取灯芯部分，组装成类似书本的装置，用酒精灯加热（图1），灼烧15分钟后仍未发现小灯泡发光。重复上述实验，小灯泡仍不发光。

困惑2：在以往的教学中，这个演示实验的开展也做过一些改进，将电源换成220V的交流电，小灯泡换成220V15W左右的白炽灯（图2），效果也不错。在网络上也能找到很多这样改进后的实验。但是220V电压太高，而且实验中有部分导线裸露在外，存在比较大的安全隐患。

困惑3：其他器材不变，将酒精灯改成酒精喷灯给灯芯加热，使小灯泡发光。但是酒精喷灯的使用过程太过繁琐，操作不方便。

二、个人思考

针对玻璃在红热状态能导电的这一实验事实，我进行了一些思考：玻璃要达到红热状态，必须要温度很高的热源进行加热;另外常温下普通玻璃电阻很大，加热过程中，电阻有一个逐渐下降过程，而课堂上又不能花大量的时间去等，因此需要一个在弱电流下能发光的物体。因为没发现合适的器材，也就一直用220V的电压，小心翼翼地做着这个实验。

三、实验改进

1.初步设计

第一次做了一个很简单的装置，将灯芯挂在两条铜丝上，用丁烷喷枪加热。在实验开始前，先简单的测了两种小灯在1.5伏电压下发光时的电流，分别是：普通小灯0.44A，LED小灯0.051A。

为了达到更好的实验效果，重新制作了一个实验台。同时考虑到白炽灯逐步被淘汰，在加热的材料上也试着用普通的玻璃管代替白炽灯的灯芯。使用时，将两根粗铜线分别插入玻璃管中，中间留少量空隙（避免短路），搁在同样用粗铜丝做成的架子上，（如图3）

2.逐步完善

在仔细观察了实验装置后做了分析改进：铜丝搁在粗铜丝架子上，接触电阻太大。于是将铜丝架子改成鳄鱼夹并且在导线连接处用锡焊焊住。将LED灯珠改为LED灯片。加热材料尽量跟教材一致，采用白炽灯的灯芯。

经过上述改动后，与教材中的实验相比主要有以下变化，并测得一组发光时的电流值，见下表：

①发光物，换成LED灯片。普通小灯泡正常发光的电流是0.3A，即使发出微弱的光，测得其电流0.1657A左右;LED灯片发光时的电流可以小到0.0042A，（图4）两者相差巨大。

②适当提高电压（6V）。但仍控制在安全电压之内。加热改用丁烷喷枪。火焰温度可达1100℃左右（数据来源百度百科，气焊枪）比酒精灯高出很多。

完成这些改进后，用新的装置（图5）实验的成功率达到100%，而且速度也比较快，一般加热30秒左右就能见到LED小灯发光，但是灯芯的变形还是很严重。

3.进一步探究

为解决灯芯容易熔化变形，以及白炽灯逐步退出市场的问题，再次试着用玻璃管代替白炽灯的灯芯做这个实验。将内径2.4毫米左右的薄壁玻璃管，切成2-3厘米长的一段，两头插入铜丝，铜丝之间留出2-3毫米的间隙，固定在鳄鱼夹上夹紧。用

丁烷喷枪加热30秒左右，LED灯片发光（图6）。玻璃管可以重复使用2次，插入玻璃管中的铜丝可以重复使用，只需在每次使用前用沙皮打磨。

四、实验改进的启示

启示一：实验的改进需要用心观察留意日常生活

启示二：实验改进不一定是大成本大制作

启示三：关注科技型产品为我所用

【参考文献】

[1]何新胜.如何做好“玻璃导电”演示实验;物理教学探讨;2002年

[2]冯朝骏、董卫中.演示玻璃导电实验的做法;湖北中小学实验室;2000年

（作者单位：浙江省宁波市江北区育才实验学校）