浙江省小學科學數(shù)字化實驗指南

1、浙江省小學科學數(shù)字化實驗指南目 次2 規(guī)范性引用文件 293 術語 294 總則 305 管理制度 306 實驗項目 307 實驗項目的選擇參考因素 317.1 實驗項目 317.2 實驗類別 337.3 傳感器 338 實驗項目的儀器 349 實驗方案 359.1 測量溫度 359.2 測量磁 389.3 測量電 399.4 測量氧氣、二氧化碳、濕度 429.5 測量光 459.6 測量聲 469.7 測量力 4910 教師展開數(shù)字化實驗所需知識和水平 54附錄a（資料性附錄）小學科學學科數(shù)字化實驗專用儀器技術條件 55圖 1 不帶顯示屏的力傳感器 34圖 2 數(shù)據(jù)顯示模塊 34圖 3 帶顯

2、示屏的力傳感器 34圖 4 測量水的溫度實驗裝置示意圖 36圖 5 比較不同顏色材料的吸熱水平實驗裝置示意圖 36圖 6 測量水沸騰時的溫度實驗裝置示意圖 37圖 7 測量火焰的溫度實驗示意圖 38圖 8 磁感應強度傳感器的使用 38圖 9 比較磁鐵的磁性強弱實驗示意圖 39圖 10 比較電磁鐵磁性強弱實驗示意圖 39圖 11 禁止用電壓傳感器測量電網(wǎng)電源的電壓 40圖 12 觀察水導電和人體導電實驗示意圖 40圖 13 這樣操作將損壞微電流傳感器 41圖 14 觀察溫差發(fā)電實驗裝置示意圖 41圖 15 制作水果電池實驗示意圖 42圖 16 氧化鋯極限式氧傳感器結構示意圖 42圖 17 測量空

3、氣成分與呼出氣體實驗裝置示意圖 43圖 18 觀察光合作用實驗裝置示意圖 44圖 19 觀察水中氧氣含量和魚的活動實驗裝置示意圖 45圖 20 觀察小蘇打和白醋產生二氧化碳實驗裝置示意圖 45圖 21 測量光的強弱實驗示意圖 46圖 22 觀察聲波圖像實驗示意圖 47圖 23 產生樂音裝置示意圖 47圖 24 產生噪聲裝置示意圖 48圖 25 樂音波形 48圖 26 噪音波形 48圖 27 500hz 低音，音量大 49圖 28 500hz 低音，音量小 49圖 29 1000hz 高音，音量大 49圖 30 1000hz 高音，音量小 49圖 31 力傳感器結構示意圖 50圖 32 力傳感器

4、的正確使用 50圖 33 力傳感器的顯示示意圖 50圖 34 浮力實驗示意圖 51圖 35 摩擦力實驗裝置示意圖 51圖 36 研究斜面實驗示意圖 51圖 37 研究杠桿實驗示意圖 52圖 38 研究滑輪和滑輪組實驗示意圖 52圖 39 比較磁鐵不同部位的磁力大小實驗示意圖 53圖 40 觀察手臂彎曲時肌肉的力實驗裝置示意圖 53表1 小學科學可開設的數(shù)字化實驗30表2 各實驗項目的說明 31表3 各實驗項目的實驗儀器 34表a1 小學科學數(shù)字化實驗專用儀器 55表a2 抽樣數(shù)和接收/拒收數(shù) 581 范圍本文件規(guī)定了小學科學學科數(shù)字化實驗的總則、管理制度、實驗項目例、實驗項目的選擇參考因素、實

5、驗項目、實驗方案，以及開展數(shù)字化實驗教師所需知識和能力。本文件適用于浙江省小學科學（使用教科版教材）數(shù)字化實驗項目的選擇和實驗儀器的確定。本文件可作為小學科學數(shù)字化實驗的參考方案。2 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。gb/t 21298-2007 實驗室玻璃儀器 試管jy 00571994 教學用磁鋼jy 1721984 杠桿jy/t 0393-2007 教學支架jy/t 0395-2007 教學音叉jy/t 04132010 摩擦計jy/t 0416201

6、0 教學用滑輪jy/t 0424-2011 教學用玻璃儀器 酒精燈db33/t 734.12009 中學理科教學實驗儀器基本要求 第1部分：實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)鉤碼、槽碼r20電池盒浙江省中小學教育技術裝備管理規(guī)則小學科學數(shù)字化實驗條件裝備要求3 術語下列術語適用于本文件。3.1 計算機實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) computer experiment data acquisition system由非電量轉換為電學量的傳感器采集實驗數(shù)據(jù)，經過a/d轉換，由計算機進行數(shù)據(jù)處理、存儲和顯示（或者其它執(zhí)行動作）的系統(tǒng)。注：（1） 數(shù)據(jù)處理包括對原始數(shù)據(jù)進行適合于顯示的處理，以及根據(jù)使用者需要進行的數(shù)學處理。（2

7、） 根據(jù)使用者需要進行的數(shù)學處理可以包括比較、分析，以及例如多項式（一次、二次、三次）、反比、指數(shù)（以e為底和以任意數(shù)為底）、對數(shù)（自然、常用）、正弦的擬合；求平均數(shù)、最大值、最小值；求導和積分的計算。（3）實驗數(shù)據(jù)計算機采集系統(tǒng)中的電流、電壓傳感器是不屬于非電量轉換為電學量的特例，但是其中也需要進行適合于系統(tǒng)進行處理的轉換。（4）本術語不含雖然采用了數(shù)字信號處理，但是不具有上述功能的設備。3.2 數(shù)字化實驗 digital experiment教學中采用計算機實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行的對自然現(xiàn)象進行觀察、分析、比較、測量等科學實驗。3.3 小學科學數(shù)字化實驗 digital experiment

8、 for the junior middle school "science" discipline小學科學學科開展的數(shù)字化實驗。注：小學科學數(shù)字化實驗不進行數(shù)學計算，直接顯示實測數(shù)據(jù)（個別實驗顯示圖線）。4 總則4.1 小學科學數(shù)字化實驗項目應由學校根據(jù)教學需要選擇，并確定開展實驗的方式。教師可以創(chuàng)新研究新的實驗項目。4.2 開展數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗的關鍵在于師資力量。學校應充分重視師資培訓。教師應多實踐，多研究。5 管理制度按浙江省中小學教育技術裝備管理規(guī)則第2.62.8條。6 實驗項目例小學科學學科可開設的數(shù)字化實驗項目例見表1。表1 小學科學可開設的數(shù)字化實驗編號實驗

9、名稱教 材傳感器實驗類別1 測量溫度1測量水的溫度三下溫度內學生2比較不同顏色材料的吸熱能力五上溫度內學生3測量水沸騰時的溫度三下溫度外演示4測量水結冰和冰融化時的溫度三下溫度內學生5測量火焰的溫度五下高溫外2 測量磁6比較磁鐵的磁性強弱三下磁內學生7比較電磁鐵磁性強弱六上磁內學生3 測量電8觀察水導電和人體導電四下微電流內學生9觀察溫差發(fā)電六上電壓外演示10制作水果電池六上電壓外學生4 測量氧氣、二氧化碳、濕度11測量空氣與呼出氣體的成分四上氧氣、二氧化碳、濕度*內學生12觀察光合作用三上氧氣、二氧化碳外學生13觀察綠色植物的呼吸作用三上氧氣、二氧化碳外學生表1續(xù) 小學科學可開設的數(shù)字化實驗

10、編號實驗名稱教 材傳感器實驗類別14觀察水中氧氣含量和魚的活動六上溶解氧內演示15觀察小蘇打和白醋產生二氧化碳六下二氧化碳內學生5 測量光16測量光的強弱五下（直射、斜射）光照度內學生6 測量聲17觀察聲波圖像四上聲內演示18比較樂音和噪音的圖像四上聲內演示19比較聲音的強弱和高低四上聲內演示7 測量力20測量力的大小五下、六上力內學生21研究斜面六上力內學生22研究杠桿六上力內學生23研究滑輪和滑輪組六上力內學生24比較磁鐵不同部位的磁力大小三下力內學生25觀察手臂彎曲時肌肉的力四上力內學生注：表中“內”表示課內實驗，“外”表示課外實驗；“演示”表示只適合于做演示實驗，“學生”表示也可做學生

11、實驗。*：測量濕度可放在課外。各實驗所需計算機實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳感器的情況和裝備方案詳見小學科學數(shù)字化實驗條件裝備要求。專用儀器的要求、試驗方法和檢驗規(guī)則見附錄a（資料性附錄）。7 實驗項目的選擇參考因素7.1 實驗項目本指南例舉的各實驗項目選擇的因素參見表2。表2 各實驗項目的說明編號實 驗 名 稱說 明測量溫度1測量水的溫度用溫度傳感器測量是測溫的另一種方式2比較不同顏色材料的吸熱能力用溫度傳感器測量溫度，比較不同顏色材料的吸熱效果，比使用玻璃液體溫度計明顯3測量水沸騰時的溫度直接演示水的液態(tài)和氣態(tài)互相轉變，結合溫度測量，知道水沸騰時的溫度，是測量溫度的另一種方式4測量水結冰和冰融化時的溫

12、度測量水結冰和冰融化的溫度，是測量溫度的另一種方式5測量火焰的溫度課外實驗，可以測量火焰的溫度。用玻璃液體溫度計無法測量火焰溫度表2續(xù) 各實驗項目的說明編號實 驗 名 稱說 明測量磁6比較磁鐵的磁性大小用磁感應強度傳感器測量磁鐵各部分的磁感應強度，認識磁鐵的兩極7比較電磁鐵磁性大小用磁感應強度傳感器測量，研究線圈圈數(shù)與磁性強弱的關系，加入鐵芯后成為電磁鐵，測量電磁鐵的磁強度測量電8觀察水導電和人體導電用微電流傳感器測量水能夠導電，配合“導體與絕緣體”一課內容，可進行安全教育9觀察溫差發(fā)電可以作為“尋找新能源”部分的一個案例，用電壓傳感器測量溫差發(fā)電產生的電壓10制作水果電池這是趣味實驗，用于“

13、各種各樣的電池”內容，自制電池測量氧氣、二氧化碳、濕度11測量空氣與呼出氣體的成分用氧氣傳感器和二氧化碳傳感器測量，對比空氣和呼出的氣體中氧氣和二氧化碳含量的變化，用于呼吸部分的教學。用濕度傳感器測量呼出氣體中的水份12觀察光合作用用于“植物的生長”內容，用氧氣傳感器和二氧化碳傳感器測量空氣中氧氣和二氧化碳含量的變化13觀察綠色植物的呼吸作用用于與“光合作用”對比，用氧氣傳感器和二氧化碳傳感器測量空氣中氧氣和二氧化碳含量的變化，觀察在同樣的條件下，沒有光照時植物是否還會吸收二氧化碳，放出氧氣14觀察水中氧氣含量和魚的活動觀察水中溶解氧的含量與魚的活動，常規(guī)方法無法測量15觀察小蘇打和白醋產生二

14、氧化碳證實小蘇打和白醋反應產生二氧化碳測量光16測量光的強弱用光強度傳感器測量光直射和斜射時光強的區(qū)別測量聲17觀察聲波圖像用聲傳感器采集聲信號，在計算機屏幕上顯示，觀察有聲和無聲時圖像變化，是說明“聲是物體振動產生的”一種方案18比較樂音和噪音的圖像用聲傳感器采集聲音，在計算機屏幕上顯示圖像，體驗樂音和噪音，觀察樂音和噪音的圖像，用圖像便于區(qū)分哪些是噪音；多個樂音同時出現(xiàn)，也形成噪音19比較聲音的強弱和高低聲音的強弱（音量大小）和高低（音調高低）往往是學生不易分清的概念，用音頻信號發(fā)生器，同時觀察聲音的圖像變化，體驗不同大小音量和不同高低音調的感受和圖像，認識到聲音強弱是振動強弱引起的，聲音

15、高低是有振動快慢引起的測量力20測量力的大?。?）測量浮力。用力傳感器比彈簧測力計方便，可以拉，也可壓。實驗內容分為浮的物體和沉的物體的浮力（2）用力傳感器測量不同材料的摩擦力，實驗時比使用彈簧測力計穩(wěn)定，可直接讀數(shù)表2續(xù) 各實驗項目的選擇編號實 驗 名 稱情 況21研究斜面用力傳感器測量斜面不同傾角時沿斜面向高處牽引小車所需的力，實驗時比使用彈簧測力計穩(wěn)定，直接讀數(shù)22研究杠桿用力傳感器測量不同長度動力臂和阻力臂時拉動杠桿所需的力，實驗時比使用彈簧測力計穩(wěn)定，可直接讀數(shù)，并且彈簧測力計不能向下拉，力傳感器則沒有此限制23研究滑輪和滑輪組用力傳感器測量經過定滑輪、動滑輪和滑輪組牽引重物上升的力

16、，實驗時比使用彈簧測力計穩(wěn)定，可直接讀數(shù)，并且彈簧測力計不能向下拉，力傳感器則沒有此限制24比較磁鐵不同部位的磁力大小用力傳感器測量磁鋼不同部位吸引鐵塊的力，比定性觀察能夠吸引多少大頭針準確25觀察手臂彎曲時肌肉的力用力傳感器測量模擬手臂結構中上屈時的力，觀察使手臂上屈時肌肉的力7.2 實驗類別以下實驗宜采用演示實驗，不適合課堂學生實驗：1） 測量水的溫度因為需要用酒精燈加熱，不是很安全，宜只進行演示實驗。2）比較電磁鐵磁性大小本實驗需要的電流大，如果使用干電池很不經濟。在小學教學電源中已經安排了電磁鐵專用輸出，但是無法在學生實驗桌上使用。另一方面，這個實驗應該是學生實驗，因此建議在課外做，便

17、于輪流使用小學教學電源。3）觀察溫差發(fā)電需要使用開水，宜只進行教師演示實驗。4） 三個聲學實驗因為接在傳感器上的數(shù)據(jù)顯示模塊不支持聲傳感器，并且使用聲傳感器的實驗都是需要觀看圖像的，因此必須使用計算機，其中的音頻信號發(fā)生器也需使用交流電源。所以這三個實驗只適合于教師演示。其余都可以適用于學生實驗。7.3 傳感器7.3.1 浙江省小學科學數(shù)字化實驗條件裝備要求中的傳感器種類和數(shù)量是根據(jù)本標準的實驗項目列出的。同一個實驗項目也可有不同的實驗方案，因此所需傳感器種類和數(shù)量可能是不同的，因此應注意這方面的情況，并根據(jù)實驗需要選擇傳感器種類和數(shù)量。目前由于數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗配套儀器并沒有標準化，并且各企

18、業(yè)的傳感器性能也不完全一致，配套儀器也沒有普遍生產，因此采購以前需要具體了解企業(yè)的產品情況和配套情況。本規(guī)范列出的只是按本標準第5章的實驗項目和第8章的實驗方案所需的傳感器和配套儀器。db33/t 734.12009中學理科教學實驗儀器基本要求 第1部分：實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)見浙江省地方標準網(wǎng)，網(wǎng)址：fttp:/7.3.2 因為學生實驗桌上不應安裝電網(wǎng)電源插座，同時小學生不能理解實驗圖線，因此學生實驗用傳感器應采用帶顯示屏的方式，直接顯示數(shù)字。帶顯示屏的傳感器（例）見圖1圖3。顯示屏是通用的。傳感器可接計算機，也可接顯示屏。 圖 1 不帶顯示屏的力傳感器 圖 2 數(shù)據(jù)顯示模塊 圖 3 帶顯示屏的力

19、傳感器 8 實驗項目的儀器各實驗項目所需的除傳感器以外配套實驗儀器見表3。其中“目錄中”是小學數(shù)學科學教學儀器配備目錄中已列的，“需增配”是傳感器實驗專用的。按小學科學開設實驗項目，所需的配套實驗儀器見表3。表 3 各實驗項目的實驗儀器 編 號實 驗 名 稱實 驗 儀 器目 錄 中需 增 配測量溫度1測量水的溫度塑料量杯 100ml2比較不同顏色材料的吸熱能力熱輻射吸收實驗器支架、黑色、白色、反光、紅色、綠色、藍色金屬圓柱體3水沸騰時的溫度燒杯、酒精燈、方座支架、石棉網(wǎng)。4水結冰和冰融化的溫度試管、燒杯5測量火焰的溫度酒精燈測量磁6磁鋼的磁性大小條形磁鋼7電磁鐵磁性大小電磁鐵組裝材料測量電8水

20、導電、人體導電塑料杯、電極、連接導線、電池盒一個、干電池一個9觀察溫差發(fā)電半導體致冷器（溫差發(fā)電）、1.5v/0.3a燈泡10制作水果電池銅片、鋅片各二片，連接導線、發(fā)光二極管表 3 續(xù) 各實驗項目的實驗儀器編 號實 驗 名 稱實 驗 儀 器目 錄 中需 增 配測量氧氣、二氧化碳、濕度11測量空氣成分與呼出氣體12光合作用氣液相多功能采集裝置13臥室的綠色植物氣液相多功能采集裝置、黑布14水中氧氣和魚的活動魚缸，帶氣泵15小蘇打和白醋產生二氧化碳燒杯測量光16測量光的強弱測量聲17看見聲波音叉256hz、512hz18樂音和噪音的區(qū)別彈簧片、音叉256hz、512hz音頻發(fā)生器，帶功率放大和揚

21、聲器19聲音的強弱和高低的區(qū)分音頻發(fā)生器，帶功率放大和揚聲器測量力20測量力的大小塑料量杯 500ml、鉤碼、木塊摩擦計21研究斜面的作用斜面、小車、方座支架22杠桿省力和費力杠桿、方座支架、鉤碼23研究滑輪和滑輪組的作用滑輪組、方座支架24磁鐵不同部位的磁力大小條形磁鋼帶鉤鐵塊25手臂彎曲時肌肉的力鉤碼、方座支架手臂上屈模型9 實驗方案9.1 測量溫度9.1.1 溫度傳感器常識傳感器是把非電物理量轉變?yōu)殡妼W量（電流）的器件。通過各種敏感元件轉變?yōu)殡妼W量。溫度傳感器是測量物體溫度的，相當與數(shù)字溫度計。溫度傳感器是利用對溫度敏感的元件，例如半導體材料、金屬材料等都可作為溫度傳感元件。溫度傳感器用

22、半導體元件，高溫傳感器用鉑電阻。由于半導體材料不耐高溫，因此只使用于130以下的溫度，溫度過高將損壞。鉑電阻耐高溫并且有很好的線性。溫度傳感器和高溫傳感器都有一個探頭，外部是金屬套。探頭有導線連接在一個小盒子上，盒中是一些電路。用溫度傳感器測量溫度時必須將傳感器探頭放在被測物體中，并且將探頭連接在溫度傳感器電路盒上。溫度測量時的顯示：“”表示零上，“”表示零下，單位是攝氏度。9.1.2 實驗9.1.2.1 測量水的溫度9.1.2.1.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）溫度傳感器1個；2）數(shù)據(jù)顯示模塊、杯子。9.1.2.1.2 實驗方案用兩個溫度傳感器測量兩個杯子中的水溫。測量教室中空氣的溫度。

23、實驗裝置見圖4。 圖 4 測量水的溫度實驗裝置示意圖9.1.2.2 比較不同顏色材料的吸熱能力9.1.2.2.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）溫度傳感器3個；2）熱輻射吸收實驗器支架：同時固定三個溫度傳感器探頭，間距35mm±2mm；可固定在方座支架上，附黑色、白色、反光、紅色、綠色、藍色金屬圓柱體（能套在溫度傳感器探頭上）。9.1.2.2.2 實驗方案用三個溫度傳感器同時測量，對比黑色、白色、反光、紅色、綠色、藍色物體在相同光照條件下的溫度變化。實驗裝置見圖5。 圖 5 比較不同顏色材料的吸熱能力實驗裝置示意圖實驗時可以更換不同顏色的金屬棒，也可用兩套實驗儀器，各安裝三個不同顏色

24、的金屬棒，一起開始實驗。9.1.2.3 測量水沸騰時的溫度9.1.2.3.1 實驗儀器使用以下器材：1）溫度傳感器1個；2）燒杯100ml或者250ml，按gb/t 15724-2008；3）酒精燈，按jy/t 0424-2011；4）方座支架，按jy/t 0393-2007；5）石棉網(wǎng)。9.1.2.3.2 實驗方案用溫度傳感器測量水被加熱時的溫度變化，以及水沸騰時的溫度。此實驗適合演示實驗，不宜做學生實驗。裝置見圖6。 圖 6 測量水沸騰時的溫度實驗裝置示意圖 9.1.2.4 測量水結冰和冰融化時的溫度9.1.2.4.1 實驗儀器使用以下器材：1）溫度傳感器1個；2) 試管，按gb/t 21

25、298-2007；3) 燒杯，按gb/t 15724-2008。9.1.2.4.2 實驗方案用溫度傳感器測量水結冰和冰融化時的溫度。在碎冰中加入食鹽，將試管盛半管純凈水，試管放在碎冰中，用溫度傳感器探頭測量試管中的水溫，觀察水結冰時和冰融化時的溫度。9.1.2.5 測量火焰的溫度9.1.2.5.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）高溫傳感器1個；2）酒精燈：按jy/t 0424-2011。9.1.2.5.2 實驗方案用高溫傳感器測量火焰的溫度，如圖7。注意：火焰溫度在1000上下，只能用高溫傳感器，不能用低溫溫度傳感器。如果用低溫溫度傳感器測量火焰溫度，則溫度傳感器探頭將損壞。 圖 7 測量火焰

26、的溫度實驗示意圖9.2 測量磁9.2.1 磁傳感器常識這里所說的磁傳感器是指磁感應強度傳感器，測量的物理量是磁感應強度。磁感應強度是表示磁性強弱的一個物理量。磁感應強度傳感器使用線性霍爾元件，在磁場中就有電流輸出?；魻栐挥趥鞲衅魈筋^的端部，測量面垂直于探頭桿，因此測量時應使探頭的端部垂直于被測面，并且應緊貼磁極面，如圖8。磁感應強度傳感器的量程為100mt（100毫特斯拉），教學用磁鋼磁極的磁感應強度大約為50mt。測量時顯示“”表示n極（北極），“”表示s極（南極）。在小學進行實驗時，可不強調磁感應強度單位（特斯拉）的含義，只需定性地比較數(shù)值大小。 圖 8 磁感應強度傳感器的使用9.2.

27、2 實驗9.2.2.1 比較磁鐵的磁性強弱9.2.2.1.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）磁感應強度傳感器1個；2）條形磁鋼：按jy 00571994。9.2.2.1.2 實驗方案用磁感應強度傳感器測量條形磁鋼各部分的磁感應強度。實驗裝置見圖9。 圖 9 比較磁鐵的磁性強弱實驗示意圖9.2.2.2 比較電磁鐵的磁性強弱9.2.2.2.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1） 磁感應強度傳感器1個；2）電磁鐵組裝材料：目錄編號：29031。小學教學電源（共用）：按jy 0361-1999(初中教學電源)，增加電磁鐵專用2a。 9.2.2.2.2 實驗方案用磁感應強度傳感器測量電磁鐵的磁感應強度，比較

28、電磁鐵磁力與線圈匝數(shù)的關系。實驗裝置見圖10。 a) b)圖 10 比較電磁鐵磁性強弱實驗示意圖改變線圈匝數(shù)和電流大小，可見到磁鐵的磁強度變化（約1mt10mt）。9.3 測量電9.3.1 電傳感器常識常用的電傳感器有電流傳感器、電壓傳感器、微電流傳感器三種。電流傳感器是測量電路中的電流的，單位是安培（a），電壓傳感器是測量電源或者電路中的電壓的，單位是伏特（v），微電流傳感器也是測量電流的，不過靈敏讀很高，但是量程也很小，只有2微安（a），1微安是1/1000000安培。電傳感器是不需要經過非電量電學量轉變的，電流傳感器只需經過分流，電壓傳感器需要經過把電壓轉變?yōu)殡娏餍盘?，微電流傳感器只需?/p>

29、過放大。微電流傳感器的量程是2a（“a”是百萬分之一安培，是一個非常小的量）。微電流傳感器使用時是串聯(lián)在電路中的，不能并聯(lián)在電源兩極，否則將燒毀。電壓傳感器量程是直流15v，使用時并聯(lián)在電源上，或者并聯(lián)在被測電阻或者用電器的兩端。電壓傳感器和微電流傳感器使用時都需要連接電路，傳感器的兩根引線有顏色區(qū)分，紅色表示接正電位，黑色表示接負電位。顯示“”表示實際電流（或者電壓）方向與預設的一致，“”表示表示實際電流（或者電壓）方向與預設的相反。電壓傳感器禁止測量超過15v的電壓，例如測量電網(wǎng)電壓（將立即燒毀，并將造成觸電事故），如圖11。 圖 11 禁止用電壓傳感器測量電網(wǎng)電源的電壓以下實驗使用的是微

30、電流傳感器和電壓傳感器。9.3.2 實驗9.3.2.1 觀察水導電和人體導電9.3.2.1.1 實驗儀器 使用以下實驗器材：1）微電流傳感器一個；2）電池盒一個，按r20電池盒；3）塑料杯、電極、連接導線、r20（1號）干電池一個。9.3.2.1.2 實驗方案用微電流傳感器測量水能夠導電。實驗裝置見圖12。 圖 12 觀察水導電和人體導電實驗示意圖注意事項：微電流傳感器不應超過量程。電極不應短路，或者同時接觸金屬物體，見圖13。否則將使微電流傳感器燒毀。微電流傳感器也不能用來測量通過小燈泡的電流。因為微電流傳感器內阻較大，如果串聯(lián)在小燈泡電路中，燈泡將不會發(fā)光。 圖 13 這樣操作將損壞微電流

31、傳感器9.3.2.2 觀察溫差發(fā)電9.3.2.2.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）電壓傳感器1個；2）小燈座、小燈泡；3）半導體致冷器的溫差發(fā)電功能，致冷片面積為40mm×40mm，元件參數(shù):12v/3a,冷、熱端溫差為50±2時，在15負載電阻上輸出電壓應達到1.2v以上，并能持續(xù)60s時間。附1.5v/0.3a燈泡。9.3.2.2.2 實驗方案 用半導體溫差發(fā)電（用電壓傳感器測量電流，并聯(lián)小燈泡）演示產生電能的一種方式。觀察當熱水溫度下降時，觀察產生的電壓減小。實驗裝置見圖14。此實驗適合于演示，不適合做學生實驗。 圖 14 觀察溫差發(fā)電實驗裝置示意圖9.3.2.3

32、制作水果電池9.3.2.3.1 實驗器材使用以下實驗器材：1）電壓傳感器1個；2）銅片、鋅片各二片，連接導線；3）水果二個。9.3.2.3.2 實驗方案 用電壓傳感器測量水果電池產生的電壓。實驗裝置見圖15。圖15 a)是用電壓傳感器測量一個水果電池的電壓，圖15 b)是將兩個水果電池串聯(lián)，點亮發(fā)光二極管，并用電壓傳感器測量電壓 a) b) 圖 15 制作水果電池實驗示意圖9.4 測量氧氣、二氧化碳、濕度9.4.1 氧氣、二氧化碳、濕度傳感器常識氧氣傳感器用于測量空氣中的氧氣含量，有多種。極限式氧傳感器由于具有選擇性好，靈敏度高，無須參考氣體等優(yōu)點，已成為氧傳感器的主要發(fā)展方向。極限式氧傳感器

33、根據(jù)氧氣的擴散測定極限電流。壽命在三年以上。氧化鋯極限式氧傳感器的結構見圖16。 圖 16 氧化鋯極限式氧傳感器結構示意圖氧氣傳感器不能測量水中的含氧量，因此不能與溶解氧傳感器混用。如果浸入水中將損壞。溶解氧傳感器與氧氣傳感器的原理是不同的。溶解氧傳感器有多種多樣?，F(xiàn)有的溶解氧傳感器有三大類：第一，化學型：用碘量法進行溶解氧測量，準確度高，檢測過程不受溫度、氣壓等環(huán)境因素影響，但是滴定操作復雜繁瑣，單個樣品測試周期長，不能滿足實時在線測量要求，如果水中含有易氧化物質時無法直接使用。第二，電化學型：clark型溶解氧傳感器結構簡單，探頭壽命常較長，能夠實現(xiàn)溶解氧的在線測量，可廣泛用于天然水和污水

34、的檢測。目前國內市場使用的溶解氧傳感器檢測儀大多屬于clark電極型。原電池型溶劑氧傳感器工作原理與燃料電池類似，一般由鉑、金或銀制成陰極，用鉛構成陽極，在電解質中加入氯化鉀或醋酸鉛。也有利用生物燃料電池技術進行溶解氧的檢測。原電池型溶解氧傳感器無需施加外部電壓即可獲得電流響應信號，測量快速，維護工作便捷，測試系統(tǒng)可以長時間獨立運行。電位溶解氧傳感器將對氧氣敏感的材料（氧化釕是最常使用的一種敏感材料）固定在工作電極表面，當氧分子靠近敏感表面時，工作電極被極化，測量工作電極與參比電極之間的電壓差即可獲取溶解氧電位，該電位與水樣中溶解氧的濃度對數(shù)呈正比，從而實現(xiàn)檢測。第三，光學型：基于分光光度法的

35、溶劑氧傳感器檢測原理與碘量法類似，避免了碘量法中的滴定操作，檢測快速便捷，精度高，污染少，但是需要使用精密昂貴的光學儀器，測量準確度受樣品溫度影響明顯。基于熒光猝滅原理的溶劑氧傳感器能夠克服碘量法和clark溶氧電極法的不足，具有很強的抗干擾性及較好的重復性和穩(wěn)定性，可在各種復雜的環(huán)境中實現(xiàn)溶解氧的實時在線檢測，目前已成為歐美各國的溶劑氧在線監(jiān)測的標準方法。注意：溶解氧傳感器和氣體氧傳感器原理是不同的，測量對象也不同。溶解氧傳感器不能測量空氣中的氧。二氧化碳傳感器用于測量空氣中二氧化碳發(fā)含量，種類很多，按原理分有熱導式、密度計式、輻射吸收式、電導式、化學吸收式、色譜式、質譜式、紅外光學式等。紅

36、外光學式測量范圍寬，靈敏度高，精度高，反應快，有良好的選擇性及能夠進行連續(xù)分析和自動控制等特點，是目前最常用的方法。紅外光學式二氧化碳傳感器利用二氧化碳分子對紅外線的吸收的關系，通過檢測紅外線的吸收量測量二氧化碳濃度。濕度傳感器用于測量空氣中的相對濕度，是利用濕敏元件工作的，有濕敏電容和濕敏電阻兩大類。濕敏電容是一種高分子的薄膜電容，當環(huán)境濕度發(fā)生變化時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而濕電容量變化。通過電路達到測量相對濕度的目的。濕敏電阻在電阻基片上覆蓋一層感濕材料薄膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。使用氧氣傳感器和相對濕度傳感器

37、時都要把傳感器置于被測環(huán)境中。二氧化碳傳感器有兩根導氣管（分別為被測氣體進、出），使用時需把兩根導管伸入被測環(huán)境。9.4.2 實驗9.4.2.1 測量空氣成分與呼出氣體9.4.2.1.1 實驗器材使用以下實驗器材：1）氧氣傳感器1個、二氧化碳傳感器1個、濕度傳感器1個；2）塑料袋。9.4.2.1.2 實驗方案用傳感器測量人呼出氣體中氧氣、二氧化碳和濕度的含量將氧氣和二氧化碳傳感器同時固定在塑料袋上，實驗裝置見圖17，對比向塑料袋中吹氣前后氧氣和二氧化碳含量變化。圖 17 測量空氣成分與呼出氣體實驗裝置示意圖9.4.2.2 觀察光合作用9.4.2.2.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）氧氣傳感器

38、1個、二氧化碳傳感器1個；2）氣液相多功能采集裝置：無色透明圓柱形容器，外徑160mm±10mm，高280mm±20mm，壁厚至少為6mm，蓋上至少應能固定氧氣和二氧化碳傳感器；3）綠色植物一盆。8.4.2.2.2 實驗方案 用氧氣傳感器和二氧化碳傳感器測量，觀察植物光合作用使得裝置內空氣中的二氧化碳和氧氣含量變化。實驗裝置見圖18，在“氣液相多功能采集裝置”中放入陸生綠色植物。 圖 18 觀察光合作用實驗裝置示意圖9.4.2.3 臥室的綠色植物9.4.2.3.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）氧氣傳感器1個、二氧化碳傳感器1個；2）氣液相多功能采集裝置；3）黑布；4）綠色

39、植物一盆。9.4.2.3.2 實驗方案 用氧氣傳感器和二氧化碳傳感器測量，觀察植物呼吸作用吸收氧氣、放出二氧化碳。 實驗裝置用圖17，外面蓋上黑布，不使植物受到光照。實驗結果可見氧氣減少，二氧化碳增加。9.4.2.4 觀察水中氧氣含量和魚的活動9.4.2.4.1 實驗器材使用以下實驗器材：1）氧氣傳感器1個、二氧化碳傳感器1個；2）魚缸，帶氣泵。9.4.2.4.2 實驗方案用溶解氧傳感器測量水中的氧氣含量，觀察水中氧氣含量和魚的活動的關系。測量魚上浮到水面呼吸時水中的氧氣含量和用氣泵給水中通入空氣后水中的氧氣含量。實驗裝置如圖19 。 圖 19 觀察水中氧氣含量和魚的活動實驗裝置示意圖9.4.

40、2.5 觀察小蘇打和白醋產生二氧化碳9.4.2.5.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）二氧化碳傳感器1個；2）燒杯，按gb/t 15724-2008。9.4.2.5.2 實驗方案在燒杯中加入小蘇打和白醋，立即用裝有二氧化碳傳感器的塑料袋罩上，測量二氧化碳的濃度是否增加，實驗裝置如圖19 。 圖 20 觀察小蘇打和白醋產生二氧化碳實驗裝置示意圖9.5 測量光9.5.1 光傳感器常識 光照度傳感器事測量光的照度的。光照度是表示被攝主體表面單位面積上受到的光通量。光照度的單位是勒克斯（lx）。這里使用的是光照度傳感器。使用硅藍光伏探測器，將光信號轉變?yōu)殡娦盘?。當光照度大于量程上限時將無法測量。9.5

41、.2 實驗9.5.2.1 測量光的強弱9.5.2.1.1 實驗儀器使用以下實驗器材：光照度傳感器1個。9.5.2.1.2 實驗方案用光照度傳感器測量光直射和斜射時的光照度的變化。測量教室桌面的光照度（標準規(guī)定教室桌面的光照度為300lx）。用光照度傳感器測量從教室窗中射入的日光，比較使日光直射光照度傳感器測量口和斜射測量口（圖中虛線位置）時照度的變化。如圖21。注意：不要在陽光直接照射時測量，以免光照度太大。測量教室桌面照度，傳感器放在桌面，測量口朝上。 圖 21 測量光的強弱實驗示意圖9.6 測量聲9.6.1 聲傳感器常識 這里使用的聲傳感器是觀察聲音的波形用的，不是測量聲強級的。內部就是一

42、個聲傳感器（例如話筒）。9.6.2 實驗9.6.2.1 觀察聲波圖像9.6.2.1.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）上傳感器1個；2）音叉256hz、512hz，按jy/t 0395-2007。9.6.2.1.2 實驗方案用聲傳感器觀察音叉發(fā)出的聲波的波形。將音叉對著聲傳感器敲擊，觀察計算機屏幕上的圖像。分別使用256hz和512hz的音叉，觀察音叉被敲擊發(fā)生時的圖像。實驗時聲傳感器應對著并靠近音叉，但是不要接觸音叉以及音叉的共鳴箱。實驗裝置見圖22。 圖 22 觀察聲波圖像實驗示意圖此實驗適合于演示，不適合做學生實驗。9.6.2.2 比較樂音和噪音的圖像9.6.2.2.1 實驗儀器使用以下

43、實驗器材：1）聲傳感器1個；2）音叉256hz、512hz，按jy/t 0395-2007；3）音頻信號發(fā)生：頻率范圍：不窄于200z2000z，頻率可調。帶功率放大器和揚聲器。輸出功率應不小于250mw。按小學和初中科學數(shù)字化實驗專用儀器技術條件；4）彈簧片。9.6.2.2.2 實驗方案用聲傳感器采集聲音，在計算機屏幕上顯示圖像，體驗樂音和噪音，觀察樂音和噪音的圖像，用圖像便于區(qū)分哪些是噪音；多個樂音同時出現(xiàn)，也形成噪音。音頻信號發(fā)生器是一種發(fā)出單音頻的儀器，頻率可調，帶頻率計，可以觀察當時的聲音頻率并且有功率放大器和揚聲器，能夠發(fā)聲，音量大小可調。本實驗分別使用音叉和音頻信號發(fā)生器，用聲傳

44、感器采集聲音，在計算機屏幕上顯示圖像?？梢姌芬舻膱D像都是規(guī)則的曲線，音叉和音頻信號發(fā)生器顯示的也是有規(guī)則的曲線（稱為正弦波圖像）。再使彈簧片發(fā)聲，用聲傳感器采集信號，觀察屏幕上的圖像，或者用聲傳感器采集敲擊物體的聲音，見到的圖像一般如圖26，這是噪音圖像，是不規(guī)則的振動。如果同時敲擊兩個音叉，并且同時讓音頻信號發(fā)生器發(fā)生，則屏幕上的圖像也比較復雜和混亂。多個樂音同時發(fā)生，合成以后也得到噪音。典型的噪音是公路上的聲音，或者公共場所的聲音。圖23、24分別是樂音和噪聲產生裝置示意圖。圖25、圖26分別是樂音和噪聲波形。圖 23 產生樂音裝置示意圖 圖 24 產生噪聲裝置示意圖 圖 25 樂音波形

45、圖 26 噪音波形此實驗適合于演示，不適合做學生實驗。9.6.2.3 比較聲音的強弱和高低9.6.2.3.1 實驗儀器使用以下實驗器材：1）聲傳感器1個；2）音頻發(fā)生器，帶功率放大和揚聲器，同本標準第8.6.2.2.1條。9.6.2.3.2 實驗方案用音頻信號發(fā)生器，同時觀察聲音的圖像變化，體驗不同大小音量和不同高低音調的感受和圖像，認識到聲音強弱是振動強弱引起的，聲音高低是有振動快慢引起的。用音頻信號發(fā)生器，分別發(fā)出500hz、1000hz的聲音，并且使音量大、小變化。辨別聲音的強弱和高低，同時觀察屏幕上的圖像變化。對比下列圖像（圖27圖30），對照聽到的聲音變化，建立聲音高低和強弱的概念。 圖 27 500hz 低音，音量大圖 28 500hz 低音，音量小圖 29 1000hz 高音，音量大圖 30 1000hz 高音，音量小此