课题：研究玻璃导电的实验.doc

课题：研究玻璃导电的实验浙江省桐乡市茅盾中学 赵惠松（ 314500 ）一、内容解读1. 课题目标（1） 了解绝缘体和导体不是绝对的，绝缘体在一定的条件下也口J以转化为导体；（2） 经历拟订简单的科学探究计划和实验方案，体会应用已知的科学规律去解释某些具 体问题具有初步的分析概括能力（3） 形成对H然界的好奇，领悟白然现象小的美妙，乐于探索白然现象和H常生活中的 物理学2. 背景描述我们知道，物体从它的导电性能來看，可分为导休、绝缘体和半导体能够导电的物体 叫导体金属、石墨、酸、碱、盐的水溶液等都是导体导体能够导电的原因是，导体中存 在大量能够自由移动的电荷当导体两端存在电压时，这些自由电荷能够向一定方向运动形 成电流金属导体中的口由电荷是口由电子，金丿瓜导体中的电流是自由电子的定向移动形成 的酸、碱、盐的水溶液中的自由电荷是正负离了，止、负离了的定向移动形成电流电离 气体中有自由移动的电子和正、负离子，也能够导电导电能力介于导体与绝缘体之间的物体，叫做半导体半导体一般是固体如：错、硅 及某些化合物等半导体的特点是：加入微量杂质或外界条件（温度、光照、压力等）变化时, 半导体的电阻会发生显著的变化。

不能够导电的物体叫做绝缘体玻璃、陶瓷、气体等都是绝缘体绝缘体之所以不导电 是因为其小的自市电荷极少，导电性能极差绝缘体不能导电不是绝对的在加热、加高压 等条件下，绝缘体可以转化成导体平常的气体不导电，如果加的电压很高，气体也会变成 导体，闪电就是空气中通过电流产生的干燥的木棒是绝缘体，木棒潮湿后就变成了导体 玻璃在常温下是很好的绝缘体，但在高温下可以成为导体本课题就是探究玻璃在高温下的 导电性二、 材料器具断丝及不断丝的废日光灯玻璃芯各1个、铁架台1个，酒精灯1个，洒精喷灯1个，电 流表1个，白炽灯2个（15W、60W各1个），电源插头1个，小灯泡1个，电池组，导线若 干三、 教学建议在进行木课题Z前，教师应该让学生知道物体从它的导电性能來看，可分为导体、绝缘 体和半导体并能从微观来解禅物质导电本领人小的原因导体能够导电的原因是，导体中 存在人量能够自山移动的电荷，当导体两端存在电压时，这些自山电荷能够向一定方向运动 形成电流绝缘体Z所以不导电是因为其中的白由电荷极少，这样导电性能极差半导体的 导电本领处于导体和绝缘体之间此时教师可以这样启发学生：绝缘体不能导电的原因是白 由电荷很少，那能不能使它们的自由电荷增多呢？在学生充分讨论后教师可以得出结论：绝 缘体不能导电不是绝对的，在加热、加高压等条件下，绝缘体町以转化成导体。

最后教师提出本课题的研究目的：加热、加高压可以使玻璃由绝缘体变成导体本课题研究三个内容：① 只升高玻璃温度研究玻璃的导电情况；② 只升髙玻璃两端的电压研究玻璃的导电情况；③ 同时升高玻璃温度和玻璃两端的电压研究玻璃的导电情况四、活动展开1. 提出问题（教师提问）课堂上教师问：绝缘体不能导电不是绝对的在加热、加高压等条件下，绝缘体对以转 化成导体玻璃在常温下不导电，是绝缘体，但在一定的条件下可以使它导电在什么条件 下才能使玻璃变成绝缘体，使它导电？2. 议论假设，大胆猜想（1） 升高玻璃温度可以使玻璃变成导体玻璃Z所以不导电是因为玻璃内部分子对电子的束缚能力很强，其中的口由电子极少， 导电性能极差如果使玻璃温度升高，被束缚的电了有足够的能量可以脱离分了的约束，而 成为占由电子，这样玻璃的导电性能就会很强2） 升高玻璃两端的电压可以使玻璃变成导体我们说玻璃不导电，不是绝対的，而是导电本领很差，也就是玻璃的电阻很大，如何增 加玻璃两端的电压，也会使通过玻璃的电流加人3） 同时升高玻璃温度和玻璃两端的电压可以使玻璃变成导体综合上述两点的分析可知，同时升高玻璃的温度及玻璃两端的电压，通过玻璃的电流将 增大地更多。

通过以上推测可以想到：玻璃的温度越高，玻璃两端的电圧越人，玻璃的导电本领越强图11. 启示思路，破释猜想通过怎么的实验来检验以上猜想呢？这个实 验需要解决三个问题同学们讨论了解决这三个 问题的各种可能方法：（1） 玻璃怎样接入电路？学±A：用铁夹夹住玻璃，然后接入电路学生B：用白炽灯泡的灯芯作为玻璃体学生C：用废LI光灯悸（灯丝已断）的玻璃芯（如图1）（2） 怎样改变玻璃的温度？学生D：川幣擦生热的方法升高玻璃的温度学生E：用酒精灯加热玻璃学纶F：用酒粕喷灯加热玻璃3） 怎样改变玻璃两端的电压？学生G：用增加电池组电池节数的方法来升高电压学生H：用家用交变电流作电源学生I：用高压电源教师建议：用学生C, E, F, G, H提出的方法来组成探究实验的方案 按照教师的建议，学生分小组进行实验探索1） 玻璃芯在不加热的情况下两端加电池组如图所示，把电池组（4.5V）、小%抱（2.5V）、电流表和玻璃芯串联起来，发现小灯泡 不亮，电流表没指示表明玻璃是绝缘体，导电本领很差2） 玻璃芯在加热的情况下两端加电池组图2图3在笫一项的棊础上，川酒精灯加热玻璃芯（如图2）,观察到小灯泡还是不亮，但电流 表有指示，不过电流很小。

因为电流很小，不足以使小灯泡发光在教师的建议下，学生改 用酒灯喷灯给玻璃芯加热，观察到电流表电流增大，但小灯泡还是不亮山些可知玻璃在加 热的情况下两端加电池组，导电木领还是很差的⑶玻璃芯在加热的情况下两端接家用交变电流图4图5图6图7把玻璃芯、交流电流表和白炽灯泡（15W）串联接入家用交变电流中，灯泡不发光（如 图4）,用酒精灯加热玻璃芯，约一分钟左右，灯泡发光（如图5）,移去酒精灯，灯泡逐渐 熄灭（如图6）o在教师的建议下，学生在上述基础上换用功率较大的灯泡（对选用功率在 40W以上的灯泡）在实验中，当点燃酒粕灯加热玻璃芯至灯泡发光，移去酒粹灯后，这时 灯泡不会熄灭，玻璃芯继续保持红炽状态（如图7）,电流能持续通过玻璃，灯泡不会熄灭 此时要使灯泡熄火，最简单的方法是切断电源但也可采用“吹熄”灯泡的方法，即在移开 酒梢灯后用嘴对着玻璃芯吹气，只需儿下，灯泡就被“吹熄” 了五、分析与论证1.各个小组从木组实验现象可看到，玻璃芯在不加热的情况下两端加电池组，小灯泡不 亮，电流表没冇指示表明玻璃是绝缘体，导电木领很差玻璃芯在加热的情况下两端加电 池组，小灯泡还是不亮，但电流表有指示，说明有电流通过，但电流很小，不足以使小灯泡 发光。

改用酒灯喷灯给玻璃芯加热，观察到电流表电流增大，表明导体和绝缘体没有绝対的 界限，在给玻璃加热时可以使玻璃导电，由于耍使小灯泡发光的电流较大，此时小灯泡仍不 发光2. 玻璃芯加热，并接到家用电上，发现灯泡发光，表明绝缘体在加热和高电压下可变为 导体在换用40W以上的灯泡时，移去酒精灯发现灯泡不灭，原因是电流通过玻璃芯吋耍产 生焦耳热，40W以上的灯泡产生的焦耳热多，足以保持玻璃芯导电所需的温度回顾以上操作，看看有什么不妥的地方：实验小玻璃芯用的是同一个，所有的操作都是 同一室温下完成的，而且所有的结果也都是定性的实验的结果应该是可靠的六、活动延伸延伸1：除了玻璃外，其他的绝缘体是不是也有这种性质呢？活动要求：寻找一些也具有加热或高压可以使绝缘体变为导体的物质如空气、明矶等 活动提示：要使空气导电，可以把两块靠的很近的金属板接到感应圈的两极上，当在两 金属板上加有高压后，两金属板间的空气就开始导电同时述可以把金属板间的空气加热， 空气导电木领就会更强同样的方法可以使明矶变为导体延伸2：除了加热和高压，有没有其它的方法能 使绝缘体变成导体呢？活动要求：寻找一些不是用加热和高压的方法 使绝缘体变成导体的物质，如干燥的木棒，纯净的 水等。

活动提示：干燥的木棒是绝缘体，当木棒被弄湿后就容易导电，变成导体纯净的水是 绝缘体，当有朵质后就会变成导体延伸3：导体加热后会发牛什么现象呢？活动提示：取废日光灯管（灯丝未断）小心砸去玻璃壳，留下灯头部分，如图所示连接 电路，并用酒精灯加热灯丝，观察小灯泡的亮暗情况以及电流表的变化情况（如图8）。