温变油墨在热传导教具中的妙用
杭州市萧山区义蓬三小：杨君
自制教具，小学科学教学中永恒的话题，小学课堂中不可或缺的重要组成部分，它是小学科学教师的一项神圣使命，对改良和提升探究实验器材有着积极的意义。而热的传导实验一直是困惑我们教师中的一大难题，蜡难以均匀得涂在金属上，实验难做，效果不理想，桌子上到处都是蜡油，安全问题等等一直困扰着我们。
教材中的热传导演示主要用到了蜡，如下图所示：
但是用到蜡的几个实验都存在这样一些问题：
1、涂蜡的过程复杂，蜡很难涂上去，而且即使涂上去了，也不够均匀。
2、这些教具虽然也能得出结论，但因为蜡涂得不够均匀，可能得不到正确的结论。
3、蜡融化以后，掉到桌上，会污染课桌，掉到手上等，会造成安全隐患。
4、我们看见的只是几个点的变化，并不能完整地看清楚热传导真正的过程。
5、塑料、木头、铁制作的勺子在热水中的传导实验，我们只能靠感觉得出结论，证据不够给力。
基于这两节课存在上述那么多缺陷，我们引入一种高科技材料——温变油墨。
首先，我们来认识一下温变油墨的材料及特性，温变油墨又称热变色油墨、热敏油墨或示温油墨。温变油墨分为四大类：
A常温下显示某种特定颜色，经加温后颜色消失变为无色，冷却后立即恢复到原有颜色，因其变化过程可逆，称为“可逆温变消色油墨”；
B在常温下显示无色，经加温后变为另外一种颜色，冷却后又恢复为原来的无色，因其变化过程可逆，称为“可逆温变发色油墨”；
C油墨在常温下显示颜色，加温后变为另外一种颜色，因其变化过程可逆称为“可逆温变转色油墨”；
D加温后从无色或从某种特定颜色转变为另外一种颜色，经过加温后显示的颜色也不会消失，故称为“不可逆温变色油墨”。
我们选择的是第一种A可逆温变转色油墨作为我们教具的材料，这种油墨从45℃开始变色，50℃变色完成。
我们将此温变油墨均与得涂在铜丝、圆铁片、热传导演示器上，如下图所示：
 
A热在金属条上的传导
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B热在圆盘上的传导
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C铝和塑料的热传导比较
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D三种金属热传导的比较
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E五种金属热传导能力的比较
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F火源及酒精灯
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A教具由铁架台和一根铜丝组成，然后在铜丝外面涂上温变油墨，在灯丝下点燃酒精灯燃烧，就能看到热在金属条传导的过程和结果。如图：
B教具由铁架台和一个金属圆盘组成，然后在金属圆盘上涂上温变油墨，然后在圆盘下点燃酒精灯，就能看到热在圆盘上的传导过程。如图：
开始加热时看到颜色渐变
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变色的大小开始增大
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变色部分的大小越来越大
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整个圆盘基本完成变色
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停止加热以后颜色变回来
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降温以后仍旧变成原来的模样
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C教具由粗细相同的铝棒和塑料棒、一个烧杯组成，然后在铝棒和塑料棒上涂上温变油墨。在烧杯中加入半杯开水，然后就能看见铝棒的热传导比塑料棒传热快得多。
D教具和E教具是由三种金属比较的热传导演示器和五种金属比较的热传导演示器组成，然后在这些金属棒上涂上温变油墨，就能看到这些金属谁传导快，谁传导慢。具体如图所示：
三种金属开始变色
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三种金属传热结果
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五种金属开始变色
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初步得出结论
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紫铜已经完全变色
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五种金属的最终结果
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本教具与教材上的教具比较，具有以下特点：
1、实验效果明显。利用此教具，我们能直接看到热传导的过程，而且是线性的，不像教材中是以几个点为代表。
2、实验效率提高。此教具直接可以用酒精灯加热，省去了图蜡等环节，提高探究效率，也省去了图蜡难、图蜡不均匀等问题。
3、此教具无污染，可以重复使用，节约了教师准备器材和整理器材的时间。
4、此教具的温变油墨价格便宜，每做这样一套器材所用的油墨成本不到十元。
5、此教具不但能看见加热过程，而且还能看见冷却过程，是教材上教具不能达到的目的。
6、此教容易操作，原理简单实用，易推广。一般的科学教师只要能购买到材料，这个教具都能顺利完成，具有很好的推广价值。
关于此文的几点申明：
1、本教具已在萧山区、杭州市等教具评比中均获一等奖。
2、本文已经发布于《科学课》2012年第三期。
3、本教具已经参加浙江省第六届教具评比获得一等奖，并且在2012年8月在浙江大学举行全国教具评比中也获得一等奖的好成绩。
4、本教具已经申请专利，本文仅供各位教师自己教学使用，不得用于商业用途。
[此贴子已经被作者于2012-11-26 23:59:44编辑过]
