前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇实验探究论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
试验现象及试件破坏形态分析
1直接拔出试验现象及破坏形态
加载初期,钢筋应变和加载端钢筋滑移量均匀增长,自由端无滑移。荷载继续增加,裂缝在加载端出现且迅速向自由端扩展,自由端钢筋开始产生滑移,但其滑移增长速度比加载端慢,钢筋应变快速增大。当接近破坏荷载时,加载端和自由端钢筋滑移增长速度均较大;钢筋应变急速增大,甚至加载端钢筋应变超出测试范围。试件最终发生两种黏结破坏形式(图5):1)试件C的黏结破坏形式为钢筋拔出破坏(破坏时荷载开始缓慢减小,自由端和加载端滑移量急速增长);2)其余试件黏结破坏形式为混凝土劈裂破坏(破坏时混凝土出现裂缝且裂缝迅速发展,荷载急剧减小,混凝土丧失对钢筋的环向约束作用)。
2梁式试验现象及破坏形态
加载初期,跨中挠度随荷载增加而缓慢增大,加载端钢筋出现滑移而自由端钢筋无滑移。荷载增加至(0.2~0.3)Pu(Pu为破坏荷载)时,梁底面开始出现微小的横向裂缝,逐渐从底面向上发展,梁底面出现少量的混凝土剥落。荷载增加至(0.4~0.5)Pu时,自由端钢筋开始出现滑移,梁底中部出现1条较为明显的纵向裂缝。随着荷载增大,纵向裂缝开始分叉并与横向裂缝贯通。当荷载达到Pu时,底面纵向裂缝急剧增宽,周围出现大量的分支裂缝,加载端在测试筋上表面,从试件剥落出一个扇面形混凝土凹坑。各试件的破坏形态基本类似,图6给出了各试件的黏结破坏形态。
试验结果及分析
1直接拔出试件试验结果
1)平均黏结应力-滑移曲线
图7给出了直接拔出试件平均黏结应力-滑移曲线。其中,平均黏结应力σ可用式(1)求得。从图7中可以看出:1)各试件平均黏结应力σ-滑移s曲线形状相似。加载初期,加载端钢筋滑移量不断增加而自由端钢筋没有产生滑移;荷载继续增加,自由端钢筋开始滑移,但自由端钢筋滑移增长速度慢于加载端钢筋滑移;达到破坏荷载时,加载端和自由端钢筋滑移值均急剧增大。2)对比图7a~7d可知,粉煤灰掺量越大,相同平均黏结应力下产生的加载端和自由端钢筋滑移量越小。当平均黏结应力为5MPa时,粉煤灰掺量0%、10%、20%和30%直接拔出试件加载端钢筋滑移量分别为0.84mm、0.78mm、0.69mm、0.50mm,而自由端钢筋滑移量分别为0.17mm、0.14mm、0.13mm、0.11mm。因此适量加入粉煤灰有利于混凝土的黏结性能。3)对比图7c、7e和7f可知,混凝土强度越高,自由端钢筋开始滑移时的荷载越大,相同平均黏结应力下加载端和自由端钢筋滑移量越小。当平均黏结应力分别为5MPa、1MPa、7MPa时,混凝土强度等级C30、C40、C50直接拔出试件的自由端钢筋开始滑移。当平均黏结应力为5MPa时,混凝土强度等级C30、C40、C50直接拔出试件的加载端钢筋滑移量分别为0.69mm、0.58mm、0.51mm,而自由端钢筋滑移量分别为0.13mm、0.11mm、0.10mm。4)对比图7c、7g可知,与钢筋直径为16mm的试件A2-16Ⅱ相比,钢筋直径为25mm的试件A2-25的加载端和自由端钢筋滑移增长更快,破坏时加载端和自由端钢筋滑移量更小。5)对比图7c、7h可知,与配置HRB335级钢筋的试件A2-16Ⅱ相比,配置HRB400级钢筋的试件A2-16Ⅲ的自由端钢筋开始滑移时的荷载更大,相同平均黏结应力下加载端和自由端钢筋滑移更小。当平均黏结应力分别为5MPa、9MPa时,试件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的自由端钢筋开始滑移;当平均黏结应力为5MPa时,试件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的加载端钢筋滑移量分别为0.69mm、0.43mm,而自由端钢筋滑移量分别为0.13mm、0.11mm。由此可见,HRB400级钢的黏结性能优于HRB335级钢。
2)钢筋应变随黏结长度的分布
图8给出了试件在不同钢筋应力下的钢筋应变沿黏结长度的分布曲线。其中,钢筋应力σs可按式(2)计算。从图8可以看出:1)各试件钢筋应变沿黏结长度的分布曲线形状相似。随着荷载增大,黏结区各测点钢筋应变均相应增大;加载端的钢筋应变增大速度较快,而自由端钢筋应变变化不大。2)对比图8a~8d可知,随着粉煤灰掺量的增加,相同钢筋应力下加载端钢筋应变值减小。当钢筋应力约为100MPa时,粉煤灰掺量0%、10%、20%和30%试件加载端钢筋应变值分别为1620×10-6(σs=104.2MPa)、1410×10-6(σs=100.9MPa)、1380×10-6(σs=101.2MPa)、1370×10-6(σs=98.5MPa)。掺20%粉煤灰的混凝土钢筋应变沿黏结长度的分布曲线更均匀平滑,近似线性关系。3)对比图8c、8e和图8f可知,随着混凝土强度的增大,钢筋应变沿黏结长度的分布曲线由直线向凸向曲线转变,相同钢筋应力下加载端钢筋应变值增大。当钢筋应力约为100MPa时,混凝土强度C30、C40、C50试件加载端钢筋应变值为1380×10-6(σs=101.2MPa)、1490×10-6(σs=105MPa)、1510×10-6(σs=105MPa)。4)对比图8c、8g可知,与钢筋直径16mm的试件A2-16Ⅱ相比,相同钢筋应力下钢筋直径为25mm的试件A2-25加载端钢筋应变更小。当钢筋应力约为45MPa时,试件A2-16Ⅱ、A2-25加载端钢筋应变分别为750×10-6(σs=44.4MPa)、736×10-6(σs=44.9MPa)。5)对比图8c、8h可知,配置HRB335级钢筋试件A2-16Ⅱ钢筋应变沿黏结长度的分布曲线接近直线,而配置HRB400级钢筋试件A2-16Ⅲ钢筋应变分布曲线呈现凸向。与试件A2-16Ⅱ相比,相同钢筋应力下试件A2-16Ⅲ加载端和自由端钢筋应变更小;试件A2-16Ⅲ的钢筋应变分布曲线在测点1~4黏结区间内增长较大,其余黏结长度内应变增长较小,可见HRB400级钢筋所需的黏结长度小于HRB335级筋钢。
3)黏结应力随黏结长度的分布
根据图8钢筋应变沿黏结长度的分布情况,参考文献[6]黏结应力计算方法,可求出直接拔出试件不同平均黏结应力下黏结应力σ沿黏结长度的分布曲线,结果见图9。从图9可以看出:各试件黏结应力沿黏结长度的分布曲线形状相似,均呈单峰形。随着荷载增大,黏结区各测点黏结应力均有增长,黏结区中部应力增长最快。2)对比图9a~9d可知,随着粉煤灰掺量的增加,相同平均黏结应力下黏结应力峰值减小。当平均黏结应力约为5.0MPa时,粉煤灰掺量0%、10%、20%和30%试件黏结应力峰值为25.1MPa(σ=4.8MPa)、19.2MPa(σ=5.1MPa)、18.7MPa(σ=5.1MPa)、16.4MPa(σ=4.8MPa)。3)对比图9c、9e和9f可知,随着混凝土强度的增大,相同平均黏结应力下黏结应力峰值增大。当平均黏结应力约为4.0MPa时,混凝土强度C30、C40、C50试件黏结应力峰值分别为12MPa(σ=9MPa)、15.1MPa(σ=9MPa)、15.3MPa(σ=4.0MPa)。4)对比图9c、9g可知,与钢筋直径16mm的拉拔试件A2-16Ⅱ相比,相同平均黏结应力下钢筋直径为25mm的拉拔试件A2-25的黏结应力峰值更大。当平均黏结应力约为0MPa时,试件A2-16Ⅱ、A2-25黏结应力峰值分别为10.2MPa(σ=0MPa)、12MPa(σ=1MPa)。5)对比图9c、9h可知,与配置HRB335级钢筋试件A2-16Ⅱ相比,相同平均黏结应力下配置HRB400级钢筋试件A2-16Ⅲ黏结应力峰值更大。当平均黏结应力约为0MPa时,试件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ黏结应力峰值为10.2MPa(σ=0MPa)、15.2MPa(σ=1MPa)。
2梁式试件试验结果
1)钢筋应力-跨中挠度关系曲线
图10给出了梁式试件测试钢筋应力σs-跨中挠度δ关系曲线。从图10可以看出:3个梁式试件测试钢筋应力-跨中挠度关系曲线接近;加载初期由于试验装置空隙的存在,在较小的荷载作用下可能产生较大的跨中挠度;待试验装置空隙消除后,跨中挠度随着荷载的增大近似呈线性增长;当自由端钢筋发生滑移后,钢筋应力增长速度减慢,而跨中挠度快速增大;加载至破坏荷载后,钢筋应力减小而跨中挠度继续增大。
2)平均黏结应力-滑移关系曲线
图11给出了梁式试件平均黏结应力σ-滑移s关系曲线。从图11可以看出:3个梁式试件测试筋平均黏结应力-滑移关系曲线接近;加载初期,加载端钢筋即出现滑移,且滑移值随荷载近似呈线性发展,而自由端钢筋无滑移。当平均黏结应力加载至5MPa左右,自由端钢筋开始滑移,其中一个自由端钢筋滑移随荷载增长较快而另一个自由端钢筋滑移至0.4mm左右后不再增长,而加载端钢筋滑移增长速度显著加快,不再与荷载成线性比例增长;加载至破坏荷载后,荷载开始下降,而加载端和自由端钢筋滑移量均急速增大。
化学是一门以实验为基础的自然科学。学生通过实验,可以探究自己还未认知的世界,学会科学研究的方法。探究性教学,就是学生在教师的引导下,从学科领域或从社会生活中选择和确定研究主题,创设一种类似于科学研究的情境,通过学生自主、独立地发现问题,对可能的答案作出假设与猜想,并设计方案,通过实验、操作、调查、收集证据,对获得的信息进行处理,得出初步结论;学生通过收集和处理信息、表达与交流等活动,获得知识、技能、方法、态度特别是创新精神和实践能力等方面的发展的一种教学模式。如何在初中化学实验教学中开展创新教育,拓展学生的创造力,这是化学教育面向现代化的重要课题。
一、充分利用和发掘教材资源,发展学生创新意识
1、在实验中探索新知识
创新意识是使学生进行创新、创造行为的心理动机。作为智力正常的学生,一般都具有创新和创造的潜能。教师应具有保护学生创新心理和创新精神的意识。如在实验教学中,因材施教,拓宽实验思路,使化学实验更具有趣味性、探索性和综合性,以满足学生动手、动脑、求新的心理特点,支持学生在实验中萌发的创新意识,鼓励他们去探究事物的本质。例如:在学习了O2气体的实验室制取的方法之后,我们在学习制取CO2的实验中,可以对二氧化碳的实验室制取实验进行如下的设问:(1)制取O2的装置有什么特点?是否可以用来制取CO2?(2)制取一种气体,我们需要了解哪些知识?(3)如果实验室没有稀盐酸,可不可以用硫酸代替?(4)若没有碳酸钙该用什么药品代替?经过动手、动脑,不仅提高了学习兴趣,巩固了所学知识,同时培养了独立思维能力。
2、变演示实验为学生设计性实验
为了提高学生自主创新能力,在演示实验中,由学生自行设计实验过程,使之变为探究型、设计型、科研型的实验。例如:在关于溶液的导电性演示实验中,教师可以给出所需的药品和仪器,然后让学生自拟一个实验方案来验证物质的导电性。教学中我们可以这样安排:(1)学生自拟实验方案。(2)学生详细设计实验操作过程。(3)师生讨论、评价实验。学生在实验中,独立探索、研究,虽然时间可能长一些,但在操作中提高了他们的实验设计能力和动手能力,通过解决实验中出现的疑难问题,提高了学生独立实验和学习的能力。
二、注重对实验的探究,培养学生对科学知识的创新
探究的目的是使学生由被动学习变为探究性的主动求知,这是学习过程的一种质的突破与飞跃。探究式教学要体现以学生为主体,充分发挥学生的主观能动性,激发学生的学习兴趣,给学生主动探究、自主学习的空间,为学生提供动手动脑的机会,促使学生产生质疑、探索求解的创造性学习动机,并将化学学科的各部分知识、技能、技巧相互渗透、融会贯通。
以教材“燃烧的条件”为例,在教学中我们可以按以下步骤进行:
1、提出问题
燃烧是日常生活中最为常见的一种现象。那么应具备哪些条件才能燃烧呢?
2、提出假设
由于学生对燃烧这一现象非常熟悉,联系到学生的实际情况,纷纷猜想问题的答案,主要有以下几种:
猜想1:要有可以燃烧的物质(可燃物)。
猜想2:要有氧气。
猜想3:要达到一定的温度。
在学生提出各种猜想后,教师再引导学生在猜想的基础上进行如下合理的假设。
假设1:三个条件只需满足其一就能燃烧。
假设2:三个条件要同时满足才能燃烧。
假设3:满足三个条件中的两个就能燃烧。
3、制订计划,设计实验,进行实验
让学生制订详细的探究计划,就上述的猜想与假设设计实验方案,教师在实验中给予一定的指导。
实验一:在500ml的烧杯中注入400ml热水,放入一小块白磷,在烧杯上盖一块薄铜片,铜片上一端放一小堆干燥的红磷,另一端放一小块已用滤纸吸干表面水分的白磷,观察现象。
现象:薄铜片上的白磷燃烧,而薄铜片上的红磷与热水中的白磷没有燃烧。
实验二:用导管对准上述热水中的白磷,通入少量的氧气,观察现象。
现象:热水中的白磷燃烧起来。
4、解释与结论
要求学生对所做的实验进行总结,从实验所得到的事实可以证明,燃烧的条件是:①氧气(或空气)。②温度要达到可燃物的着火点。③可燃物。这三个条件应同时满足,缺一不可。
三、注重验证性实验的探究性
通过实验探究不仅能让学生获得知识,学到技能,更重要的是让学生学到科学方法和受到科学思维的训练,养成科学精神和良好品德,发展学习的兴趣。这样在实验教学中,尽量发挥实验的探究本性,让学生体验到实验的趣味,从而提高学生的学习兴趣;让学生体验、理解科学探究的方法和过程,丰富学生探究活动的亲身经历,提高学生的科学素养。
四、精心设计探究性习题,提高学生探究思维能力
选择好的探究性习题,对于培养学生探究性思维能力可以说具有十分重要的作用,因为实验方面的探究性学习会占据大量的时间,而且会受到一些客观条件的限制,而习题只需要利用大脑的思维,避开实验条件,利用已有的知识,在大脑里形成探究步骤,在大脑里比较分析各种可能情况的利与弊,从而得到正确的结论。
例如:某课外活动小组在一次探究实验中,将一种金属投入盛有水的容器中,发现反应剧烈并有大量气体生成。请根据上述实验现象探讨下列问题:
(1)根据所学知识推测该气体可能是什么气体,并简述推测理由。
关键词:实验室;废弃物;环境污染;治理
随着我国科学技术的发展,对各类实验室的需求越来越多,各学科的重点实验室、各学校、各系统内的重点实验室层出不穷。从实验室的分布来看,主要集中在学校(包括各高等院校和中学学校)、科研机构、检测机构和企业中的检验研究部门。企业实验室的污染问题可归纳为企业的环保问题,易于被各级部门重视,企业在处理自身的环保问题时,污染问题也得到相应的处理。而各类实验室多为相对独立的行政单位,区域分散,单个污染少,易于被忽视。
我国目前拥有各类高等院校1100所(1999年统计数字),普通高中1.5万所,初中6.3所。科研院所、质检、卫生防疫、环境监测、农林等各级检验机构近20000余个,已成为一个庞大的系统。实验室实际上是一类典型的小型污染源,建设的越多,污染的越大。这些实验室,尤其是在城区和居民区的实验室对环境的危害特别大,因为很多实验室的下水道与居民的下水道相通,污染物通过下水道形成交叉污染,最后流入河中或者渗入地下,其危害不可估量。科学工作者或者未来的科学工作者成了环境的污染者,令人十分遗憾。环境保护是事关可持续发展经济的大战略。在环保面前人人平等,必须本着“谁污染环境,谁负责处理”的原则贯彻执行。实验室的成本核算和对外收费都应包括实验室的环保费用在内。
实验室的污染源种类复杂,品种多,毒害大,应根据具体情况,分别制订处理方案。
1实验室环境污染种类及危害[1]
1.1按污染性质分
1.1.1化学污染
化学污染包括有机物污染和无机物污染。有机物污染主要是有机试剂污染和有机样品污染。在大多数情况下,实验室中的有机试剂并不直接参与发生反应,仅仅起溶剂作用,因此消耗的有机试剂以各种形式排放到周边的环境中,排放总量大致就相当于试剂的消耗量。日复一日,年复一年,排放量十分可观。有机样品污染包括一些剧毒的有机样品,如农药、苯并(α)芘、黄曲霉毒素、亚硝胺等。无机物污染有强酸、强碱的污染,重金属污染,氰化物污染等。其中汞、砷、铅、镉、铬等重金属的毒性不仅强,且有在人体中有蓄积性。
1.1.2生物性污染
生物污染包括生物废弃物污染和生物细菌毒素污染。生物废弃物有检验实验室的标本,如血液、尿、粪便、痰液和呕吐物等;检验用品,如实验器材、细菌培养基和细菌阳性标本等。开展生物性实验的实验室会产生大量高浓度含有害微生物的培养液、培养基,如未经适当的灭菌处理而直接外排,会造成严重后果。生物实验室的通风设备设计不完善或实验过程个人安全保护漏洞,会使生物细菌毒素扩散传播,带来污染,甚至带来严重不良后果。2003年非典流行肆虐后,许多生物实验室加强对SAS病毒的研究,之后报道的非典感染者,多是科研工作者在实验室研究时被感染的。
1.1.3放射性污染物
放射性物质废弃物有放射性标记物、放射性标准溶液等。
1.3按污染物形态分
1.3.1废水
实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水等。几乎所有的常规分析项目都不同程度存在着废水污染问题。这些废水中成分包罗万象,包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等及相对少见的氰化物、细菌毒素、各种农药残留、药物残留等。
1.3.2废气
实验室产生的废气包括试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏和排空的标准气和载气等。通常实验室中直接产生有毒、有害气体的实验都要求在通风橱内进行,这固然是保证室内空气质量、保护分析人员健康安全的有效办法,但也直接污染了环境空气。实验室废气包括酸雾、甲醛、苯系物、各种有机溶剂等常见污染物和汞蒸汽、光气等较少遇到的污染物。
1.3.3固体废物
实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物、消耗或破损的实验用品(如玻璃器皿、纱布)、残留或失效的化学试剂等。这些固体废物成分复杂,涵盖各类化学、生物污染物,尤其是不少过期失效的化学试剂,处理稍有不慎,很容易导致严重的污染事故。
2对实验室污染物的处理办法
为防止实验室的污染扩散,污染物的一般处理原则为:分类收集、存放,分别集中处理。尽可能采用废物回收以及固化、焚烧处理,在实际工作中选择合适的方法进行检测,尽可能减少废物量、减少污染。废弃物排放应符合国家有关环境排放标准。
2.1化学类废物
一般的有毒气体可通过通风橱或通风管道,经空气稀释排出。大量的有毒气体必须通过与氧充分燃烧或吸收处理后才能排放。
废液应根据其化学特性选择合适的容器和存放地点,通过密闭容器存放,不可混合贮存,容器标签必须标明废物种类、贮存时间,定期处理。一般废液可通过酸碱中和、混凝沉淀、次氯酸钠氧化处理后排放,有机溶剂废液应根据性质进行回收。
2.1.1含汞废液的处理
排放标准3:废液中汞的最高容许排放浓度为0.05mg/L(以Hg计)。
处理方法:①硫化物共沉淀法:先将含汞盐的废液的pH值调至8-10,然后加入过量的Na2S,使其生成HgS沉淀。再加入FeS04(共沉淀剂),与过量的S2-生成FeS沉淀,将悬浮在水中难以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀.然后静置、分离,再经离心、过滤,滤液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]
②还原法:用铜屑、铁屑、锌粒、硼氢化钠等作还原剂,可以直接回收金属汞。
2.1.2含镉废液的处理
①氢氧化物沉淀法:在含镉的废液中投加石灰,调节pH值至10.5以上,充分搅拌后放置,使镉离子变为难溶的Cd(OH)2沉淀.分离沉淀,用双硫腙分光光度法检测滤液中的Cd离子后(降至0.1mg/L以下),将滤液中和至pH值约为7,然后排放。
②离子交换法:利用Cd2+离子比水中其它离子与阳离子交换树脂有更强的结合力,优先交换.
2.1.3含铅废液的处理
在废液中加入消石灰,调节至pH值大于11,使废液中的铅生成Pb(OH)2沉淀.然后加入Al2(S04)3(凝聚剂),将pH值降至7-8,则Pb(OH)2与Al(OH)3共沉淀,分离沉淀,达标后,排放废液。
2.1.4含砷废液的处理
在含砷废液中加入FeCl3,使Fe/As达到50,然后用消石灰将废液的pH值控制在8-10。利用新生氢氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用,除去废液中的砷。放置一夜,分离沉淀,达标后,排放废液。
2.1.5含酚废液的处理
酚属剧毒类细胞原浆毒物,处理方法:低浓度的含酚废液可加入次氯酸钠或漂白粉煮一下,使酚分解为二氧化碳和水。如果是高浓度的含酚废液,可通过醋酸丁酯萃取,再加少量的氢氧化钠溶液反萃取,经调节pH值后进行蒸馏回收.处理后的废液排放。
化学是以实验为基础的科学,实验是学生进行探究活动的重要手段。化学实验特有的客观性、生动性、直观性,有助于提高学生学习兴趣,但随着越来越多的毫无悬念的验证性实验教学的进行,学生会感到枯燥乏味。因此必须改进实验方式,让学生主动地参与、体验过程。不仅要让学生动手实验,还要让学生设计实验,使学生对实验充满兴趣。在学生熟练掌握基本操作的基础上,引入设计性实验,鼓励和促使学生独立思考、观察现象和分析问题。例:给学生布置一个作业:校实验员在实验室发现一瓶无色溶液,其标签已经腐蚀掉一半,残存的标签纸上写着K,请你帮助该老师重新贴好标签纸。学生可以自行假设,并设计实验进行验证,当然答案可以是多种的。
二、贴近生产生活,进行实践探究
在具体的化学教学过程中,可以利用生活中的化学现象、物质引入所学的知识点,从而提高学生的学习兴趣。“有机物是大家在日常生活中接触得很多的一类物质,人类吃的和穿的基本上全是有机物”。学生立即就会联想到生活中所接触到的东西:米饭、肉、油、蔬菜,水果,服装……这些东西都是有机物?主要成分是什么?对身体有什么作用?例如:把成熟的苹果梨和生的香蕉放在一起,香蕉会熟得快些,加深了学生对乙烯性质、用途的理解;介绍松花皮蛋中的”松花”是碱与蛋白质分解出的氨基酸反应来的,让学生有了对蛋白质和氨基酸的了解;碱性物质可降低农药的药性、如何鉴别真假皮革、食品中的添加剂常识、高温加热煮沸和酒精消毒作用……引导学生关注生活中的化学,使学生感到学化学生动有趣,他们也愿意用所学化学知识解释、解决生活中的实际问题。事实上,学生利用学校实验室进行实验探究是有限的,但化学就在我们身边,它与我们的生活息息相关,许多探究实验都可以在家里完成,正确引导学生做好家庭实验,可以大大减轻学校的负担。教师应指导学生利用生活中的常见用品和废弃物制成简易的实验器材,或替代实验用的化学药品。这样既有助于把“活动与探究”延伸到校外,又能培养学生的实践能力、节约和环保意识。案例1:生活中哪些是过滤操作?哪些是蒸馏操作?哪些是蒸发操作?案例2:让学生思考,喝水丢弃的塑料饮料瓶有什么作用?(可以用塑料饮料瓶的上半截可作漏斗,下半截作烧杯,用塑料饮料瓶也可制作储气瓶、洗气瓶。)案例3:可以用注射器、输液管制成充气、抽气装置。引导学生用家中现有的用品,运用所掌握的知识进行实践探究:用醋酸除去水垢、铁锈的反应;食醋与鸡蛋壳的反应;土豆中的淀粉与碘酒的显色反应;水果电池;SO2和氯气的漂白性(用鲜花);分子的立体构型;晶胞的分析可以用不同大小的球形组装。家庭小实验不仅增长知识,培养能力,而且提高学生学习化学的兴趣,让学生从身边熟悉的物质和现象入手,让学生发现问题并展开探究,使学生自主地获得有关知识和经验。新课程充分体现了STS(科学、技术、社会)的教育思想,从真实问题入手展开学习活动,有利于激发学生的学习动机。
三、培养学生主动观察的兴趣,创设问题情境,培养学生的探究能力
宋代教育家朱熹曾说:“教人未见意趣,必不乐学。”这句话充分说明兴趣对学习有重要意义,学生的学习兴趣是提高教学质量的关键。学生亲自动手不仅能培养自己的动手能力,而且能加深学生对知识的认识和理解。在享受实验乐趣的同时,更要注意实验的过程。例如:任何一个化学实验都包括实验装置、试剂、操作和现象等几个部分,在实验装置中,则包含仪器、仪器的连接方法、各部分的作用、使用注意事项等;在操作中则包括装配拆卸顺序、操作步骤、实验条件和注意事项;在试剂中,主要表现在颜色、状态、气味、规格、取量等方面;在实验现象中,则包含颜色、状态、气体、沉淀、分层、声音、光、热、溶解等。通过一段时间的学习和观察,学生会逐步掌握有目的地选择重点观察的方法。特别是一些异常现象,最后对观察的各种现象进行分析、总结,得出科学结论,甚至还会有新的收获,这样比课后去记效率高的多,既节省了时间,又减轻了学生的学习压力。教师应在日常教学中养成经常设疑的习惯,应在教学过程中的最佳处设疑。因为适当的目标设置能唤起对象的多种需要。例如:在学到氢氧化钠的性质时,向学生介绍CO2能与NaOH溶液反应,但生成的碳酸钠是易溶于水的物质(无浑浊出现),反应前后没有明显的现象,难以使学生通过观察现象确定发生了化学反应。如何把这一难点分化,我想到了用塑料饮料瓶进行这一实验,在课前用向上排气法收集满一塑料瓶二氧化碳气体(瓶洗净、干燥、透明),盖好瓶盖备用。实验时,打开瓶盖,倒入少量浓氢氧化钠溶液,迅速旋紧瓶盖,振荡。可以看到塑料饮料瓶迅速变瘪并伴随着“咯,咯”的响声(说明二氧化碳参与了反应)。立即又提问能用什么方法让塑料饮料瓶恢复原状,并让学生亲自上来实验,一会儿塑料饮料瓶又鼓了起来,学生觉得很有趣。课堂教学不应局限于书本知识,要结合每节课的具体特点集多种情境于一体,创造“发现情境”的机会,营造可供学生积极探索的创造氛围,让学生评价、思考、解答。
四、注重对比教学和典型教学
知识与技能:通过实验探究,知道磁敏传感器的工作原理及应用;能分析、设计、制作简单的磁敏传感器.过程与方法:学生组装和调试磁敏传感器,经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的实践能力、团队合作能力和创新思维能力.情感态度与价值观:通过自己设计、制作简单的磁敏传感器,体验科技创新的乐趣,体会到传感器在生活、生产和科技中的理论意义和实践意义,激发学习兴趣.
2学习任务
任务1:制作防盗报警器.任务2:制作位置传感器.任务3:制作模拟电梯关门控制电路。
3问题与方案
通过阅读教材与实验探究完成以下问题:(1)什么是霍尔效应及应用?(2)单、双干簧管的检测方法有哪些?(3)磁敏元件在控制电路中起什么作用?(4)用干簧管与霍尔开关设计、制作简易的磁敏传感器.能画出方案图并说出工作过程.
4探究过程
4.1熟悉器材
具体器材如下:磁敏元件,稳压电源,负载[电位器、定值电阻、12V或6V直流电动机、蜂鸣器、小灯泡、SRD-05V或JZC-23F(12V)的直流电磁继电器],MF-47型万用表,DT830B型数字万用表,逻辑非门74LS14或74LS04,三极管(S9013,S9018,S8050等),面包板等.
4.2实验探究
4.2.1制作防盗报警器
利用干簧管、电磁继电器、霍尔开关、非门的特点进行设计.所做的作品和市场销售的“门磁”相同,灵敏度高,简单实用,形象、直观地演示了磁敏传感器工作原理及磁控开关的应用.(1)干簧管与继电器制作的防盗报警器,小灯泡为“6.3V,0.15A”,根据负载选取电源电压,J和Ja是5V继电器,J为线圈,Ja为常闭触点.将小磁铁嵌入在活动门的上方边缘上,将常开干簧管嵌入在门框内,让两者相对靠近,即门处于关闭状态,此时干簧管内两簧片闭合.接通电路,继电器线圈得电,常闭触点Ja动作断开,工作电路不接通;当有人开门时,磁铁与干簧管远离,两簧片断开,线圈失电,Ja触点释放复位闭合,工作电路接通,蜂鸣器发声报警,红灯亮.(2)干簧管与非门制作的防盗报警器,采用74LS04非门,R为2.2kΩ电位器或电阻箱,首先按图将元件接插在面包板上,接上5V电压,再调试电位器R,当其阻值在1~2kΩ时,蜂鸣器发声报警,然后用小磁体靠近干簧管,报警声停止.本电路工作过程为:当门关闭时,永磁体使干簧管接通,非门输入端A与电源负极相接,处于低电平,则输出端Y为高电平,蜂鸣器不发声;当开门时,没有磁场作用,干簧管不通,非门输入端A高电平,则输出端Y低电平,蜂鸣器通电发声报警.(3)制作霍尔防盗报警器,R为5kΩ电位器(或电阻箱),采用74LS04非门,首先按图将元件接插在面包板上,接通5V电源,调试电位器,当R为2~4kΩ时,蜂鸣器发出报警声,再将小磁铁靠近霍尔开关平面,报警声立刻停止.本作品在生活中应用是:将小磁铁固定在门的上方边缘上,将霍尔开关固定在门框的边缘上,让两者靠近,即门处于关闭状态,霍尔开关输出为低电平,非门输出端Y为高电平,蜂鸣器达不到工作电压不报警;当门被撬开时,霍尔开关输出为高电平,非门输出端Y为低电平,蜂鸣器接通发出报警声.
4.2.2制作干簧管位置传感器(自动停车的磁力自动控制电路)
用于玩具车接近磁铁时自动切断电源的自动控制电路,电源电压3~4.5V,R为200~500Ω电阻,M为6V直流电动机,VT为三极管9013,8050,9012等.开启电源开关S,三极管VT基极有偏置电流,VT处于饱和导通状态,玩具直流电动机M转动.当磁铁靠近H时,触点闭合,将基极偏置电流旁路,VT截止,电动机停止转动,保护了电动机及避免了大电流放电.
4.2.3制作模拟电梯关门控制电路
参考电路,VT为三极管9012,9014,9013等,J为12V电磁继电器,小灯泡为6.3V,接6~11V电源,按图接插电路元件,调试电位器,当R2阻值达到8~10kΩ,R1达到2.2kΩ,电流达到45mA时,用磁铁靠近霍尔开关,电流达到50mA时再微调R2与R1,电流稍高于50mA时,线圈得电,触点动作,电动机转动,绿灯亮;磁铁离开时,电动机停转,绿灯熄灭,同时红灯亮,蜂鸣器发声报警.模拟了电梯门关闭时,电梯才能运行,不关闭时红灯亮,蜂鸣器报警,此电路灵敏度高、可操作性强。
5探究结果