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利用手持技術(shù)的化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)論文
手持技術(shù)是實(shí)驗(yàn)改革和發(fā)展的有效手段，將手持技術(shù)與理科教材中的實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，將手持技術(shù)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，是發(fā)揮手持技術(shù)在教學(xué)中運(yùn)用的重點(diǎn)。本文通過(guò)手持技術(shù)對(duì)化學(xué)能與熱能的三個(gè)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，數(shù)據(jù)豐富，圖表直觀明晰，可見(jiàn)度大，對(duì)比性強(qiáng)，可觸動(dòng)學(xué)生的探究欲望。符合中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，為化學(xué)能與熱能實(shí)驗(yàn)的教學(xué)提供一種新的方法，提高教學(xué)質(zhì)量。
本文選取人教版高中化學(xué)《必修2》第二章第一節(jié)“化學(xué)能與熱能”三個(gè)教材實(shí)驗(yàn)為對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若教學(xué)中這三個(gè)實(shí)驗(yàn)僅教師做演示，學(xué)生對(duì)其熱能變化感受性不大。而將手持技術(shù)這種新興技術(shù)融入到教學(xué)中，在一定程度上可以彌補(bǔ)這個(gè)缺陷。
1.常規(guī)實(shí)驗(yàn)的缺陷
實(shí)驗(yàn)2-1鹽酸與鋁條反應(yīng)、實(shí)驗(yàn)2-3鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)，用溫度計(jì)測(cè)量反應(yīng)溫度，由于溫度計(jì)的紅線比較細(xì)，即使坐在前排的學(xué)生也難以觀察清楚溫度的變化，實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度不大，且溫度計(jì)靈敏度不高，不能及時(shí)顯示反應(yīng)溫度。
實(shí)驗(yàn)2-2氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，通過(guò)燒杯底部玻璃片上的水凍結(jié)，水凍結(jié)這一現(xiàn)象在班上演示可見(jiàn)性較差，且并非所有同學(xué)都有機(jī)會(huì)觸摸燒杯，學(xué)生對(duì)該反應(yīng)吸收大量熱感受不強(qiáng);同時(shí)，藥品用量過(guò)大，混合及攪拌時(shí)氨味很濃，污染大，不利于安排學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn)。
2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程
2.1實(shí)驗(yàn)用品
儀器：多功能手持分析儀、溫度傳感器、帶配套軟件的電腦、試管、試管架、燒杯、玻璃棒、研缽、玻璃片、100ml燒杯、50ml燒杯、量筒。
藥品：6mol/L鹽酸、打磨光滑的鋁條、氫氧化鋇晶體、氯化銨晶體、2mol/L鹽酸、2mol/L氫氧化鈉。
2.2實(shí)驗(yàn)步驟
(1)實(shí)驗(yàn)2-1鹽酸與鋁條反應(yīng)
組裝實(shí)驗(yàn)裝置，將多功能手持分析儀、溫度傳感器和帶配套軟件的電腦連接好(如圖1)。在一支試管中加入2～3mL6mol/L的鹽酸。將溫度傳感器探頭插入試管液面以下，點(diǎn)開(kāi)實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)。再插入事先用砂紙打磨光滑的鋁條，將試管插在試管架上。
(2)實(shí)驗(yàn)2-2氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體反應(yīng)
如圖1組裝好手持分析儀，將約20gBa(OH)2·8H2O晶體在研缽中研細(xì)后與約10gNH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有幾滴水的玻璃片上，將溫度傳感器探頭插入晶體以下，點(diǎn)開(kāi)分析儀，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用玻璃棒快速攪拌。
(3)實(shí)驗(yàn)2-3鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)
如圖1組裝好手持分析儀，將50ml燒杯置于放有碎泡沫的100ml燒杯中，往小燒杯中加入20ml2mol/L鹽酸，將溫度傳感器探頭插入液面以下，點(diǎn)開(kāi)分析儀，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，向燒杯加入20ml2mol/L氫氧化鈉，邊加邊攪拌。
2.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解釋
3.改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)
手持技術(shù)是一種高科技的、現(xiàn)代化的方法，將其運(yùn)用于化學(xué)能與熱能課堂教學(xué)，具有直觀、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，能使實(shí)驗(yàn)更加現(xiàn)代化。通過(guò)新高科技儀器的使用，還能增加實(shí)驗(yàn)的新穎性、趣味性，激發(fā)學(xué)生的興趣，活躍學(xué)生的思維。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每個(gè)時(shí)刻的溫度變化直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，數(shù)據(jù)豐富，圖表直觀明晰，便于學(xué)生觀察分析，體驗(yàn)感強(qiáng)，可觸動(dòng)學(xué)生的探究欲望。手持技術(shù)測(cè)溫較溫度計(jì)靈敏、準(zhǔn)確，能定量反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，讓學(xué)生對(duì)能量守恒有進(jìn)一步的了解。
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