云母片导热实验改进的一些探究

谭现林

摘 要：云母片导热实验一直是教学中难以攻克的演示实验，通过技术，材料的创新使用，来改变我们的实验教学！

关键词：云母片导热实验 改进

云母片与玻璃片导热特点的比较实验是热血固体一节中比较重要的实验，成功的做完这个实验能够让学生直观的观察到晶体物理性质各向异性的特点，对于学生认识固体，感受大自然的神奇，引导学生学习物理有着非常重要的作用。然而实际的实验操作当中，大部分教师会发现这个实验的成功难度非常大，也造成了在现在的教学当中，越来越多的老师放弃了这一重要的演示实验，转而一句话带过或者以网上的视频实验应付。

为了能够更好地给学生演示这个实验，我对实验进行了仔细的分析。首先我按照教参建议的实验方式进行了实验，通过对过程的感受以及对结果的分析，我感觉实验有这些不足：

1、烧热的缝衣针热容量较小，不足以支撑较明显的融化区域的出现；

2、均匀的石蜡薄层制备困难，厚度稍大就容易对实验的导热产生影响；

3、石蜡现象不够明显，稍远距离不能准确分辨融化区域，而且无法保存，不能将实验结果在实验结束后展示给学生。

在查阅了资料后我发现有些建议用烧热的铁球来解决热容量不足，很好的解决了热容量的问题，但是由于本实验现象本身不是特别明显，以较大的铁球作为热源形成的融化区域更加接近圆形。另外的建议就是用细铜丝缠绕在电烙铁上加热，用木板隔离电烙铁来减少热空气对实验结果的影响。我利用这一建议，通过多次实验探索发现如果以电烙铁自上而下的去接触云母片，可以避免热空气对实验的影响，同时操作更加简单易行。

对于石蜡涂层对于实验的影响，我在变色水杯上找到灵感，是不是可以将变色材料涂抹到云母片和玻璃片上，制作涂片。为此我形成了两种想法：

1、借助材料生产企业，有他们制作单晶云母片，并将变色材料直接加工到云母片和玻璃片上。优势在于可以规模生产实验用的云母片，而且机器制作涂层比老师制作会更加均匀、精致。不足之处是实验消耗较少，如果由企业生产，成本会非常高，而企业能否真正生产也是一个未知。

2、购买可以自己涂抹的變色材料，自己动手制作云母片和玻璃片的涂片。

因为在探索阶段，我选择了第二种方案。在变色材料的选择上，通过分析求证，找到了不可逆温变油墨，这是新型高分子材料，当达到一定温度时分子结构被破坏而变成无色。我选择65度到75度不可逆温变油墨尝试实验，这一温度和石蜡开始融化温度相仿，而且油墨干燥后导热系数较低，可以对应替代石蜡而不需要其他改变，而且遇热变色后不会因为热源的离开而恢复原色，这样就可以将成功的实验结果展示给更多的学生，也对万一课堂实验不成功的一个补充。

这一材料的另一个优势在于制作涂层比较简单，我曾尝试涂抹比较厚的油墨，在干燥之后也会变成非常薄的一层，同时干燥后的材料的导热能力非常差，对于实验结果的影响远小于石蜡涂层的影响。在后期的实验当中也取得了非常好的实验效果。

这次实验的改进不仅让我对固体材料有了更深的认识，同时也让我意识到科技发展的今天越来越多的新设备新材料在改变着我们的生活，同时作为教师，我们也要学会创新，学会钻研，让这些新技术、新设备、新材料来改良我们的实验，将实验创新与科学进步真正的结合起来，避免教学上的故步自封！

参考文献：

[1] 宋平. 关于云母片导热“各向异性”实验的讨论[J]. 物理教学探讨， 2008， 26（15）：60-60.

[2] 宋宁生， 姚菊英. 云母片导热各向异性实验的讨论[J]. 物理教师， 1986， 26（5）：60-60.

[3] 周昌鲜. 云母片的获得与教学[J]. 物理教学， 1988（12）.