学文网南通市第三中学 高一(8)班
庄字翔 葛嘉伟 蒋玉婷
沙雨闲 曹亦丹 沈颖
顾翎译 赵正翔
指导老师 张弛
发现问题：
金属探测仪是一种主要运用于教育、安保、考古等领域的金属探测设备。例如，它可以帮助监考教师探查考生是否携带了违禁物品进入考场。然而，金属探测仪究竟能探测怎样的物质?“金属”指的是金属单质、金属元素，还是金属化合物?金属探测仪的探测效果和哪些因素有关?这些都值得研究。于是，我们决定组建一个研究性学习小组，就金属探测仪的功能及其探测效果做一次较为深入的研究。
基本构思：
我们向学校申请到了一支专用于考场的手持式金属探测仪，它的型号为MD-300型。从外观上看，它的主体是一个直径约14厘米的探测环，与环相连的手持杆长42厘米。探测环一旦发现“目标”，它的鸣叫器会发出尖锐的鸣叫声或振动器发生振动。
我们研究活动的基本做法是：将金属探测仪的探测环缓缓靠近被探测物，当探测仪发出鸣叫时，即用尺测量出被探测物与金属探测仪的探测环中心之间的距离。显然，物体的可探测距离越远，则说明其越容易被探测到，即该仪器越灵敏。为了确保实验结果的准确性、数据的可靠性，我们对所有的实验操作都重复3次，在数据上取其平均值，若有极值则舍去。
测试与分析：
1.与元素形态的关系
铜和铁都是日常生活中被广泛使用的金属，所以我们首先对这两种金属的单质(块状固体)、固态化合物、溶液态化合物进行探测、对比，实验结果如下：
实验结果表明，金属探测仪所能探测的“金属”应该仅仅指游离态(即单质)的金属，而非广义上的“金属元素”。当金属一旦被转化为化合物，即无法被探测出。这不同于焰色反应，焰色反应所需要的“金属”则是广义上的“金属元素”。
2.与金属形状的关系
以单质形式存在的金属还有外形的不同，例如，它们可以是细小粉末状的，可以是大颗粒状的，也可以是片状的、块状的等。首先，我们将化学实验中最常使用的金属粉末平铺在纸片上一一加以探测，结果如下：
结果表明，金属粉末不能被探测到。实验中，即使使用较大量的金属粉末，甚至使用整瓶金属粉末，金属探测仪都“视而不见”。那么，如果将这些金属的粉末颗粒加以放大又会有怎样的结果呢?
由于实验室有现成的锌粒(直径约3毫米)，这是制取氢气常备的药品。另外，铁钉也可以看做一种有固定外形的大颗粒。于是，我们对这两种大颗粒状的金属进行测试，结果锌粒和铁钉都“乖乖现形”了!
我们又对薄膜状金属、片状金属、块状金属进行了探测。实验对象为铝箔、银箔、锌片、铜片、铁块、铜块等。其中，银箔来自于“银镜反应”，我们直接对内壁上附着的薄薄一层银箔的试管进行了探测。结果表明，包括薄薄的银箔在内，这些金属无一“漏网”。实验结果如下：
值得一提的是，金属探测仪能透过试管的玻璃壁“觉察”到内壁上银金属的存在，这也表明，探测金属不一定要求金属处于完全暴露的状态。正是基于这一点，金属探测仪才能够被广泛地用于检测一些比较隐蔽的违禁物品。
3.与金属质量的关系
由于锌粒是颗粒状的，对不同量的固体样品取用都比较方便，所以我们选择锌粒为研究对象。为控制变量，我们把不同质量的锌粒分别装入3只相同规格的试管中，向着试管的底部垂直探测，这样至少能确保被探测物的横截面积是相同的。结果如下：
由此可看出，金属质量越大，越容易被探测到；反之，金属质量太小，可能就很难探测到。
实验结论：
系列实验的探究使我们得出这样的结论：金属探测仪是一种仅能对金属单质进行探测的仪器，它对金属的探测效果与金属的外形和总质量等因素有关。当然，毕竟这个实验探究只是初步的、粗略的，还有许多不合理之处，需要进一步完善，对我们而言，还需进一步提高自己的科学探究意识。
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