手持技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用介紹發(fā)給學(xué)生

1、手持技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用簡(jiǎn)介手持實(shí)驗(yàn)技術(shù)簡(jiǎn)介“手持實(shí)驗(yàn)技術(shù)又稱“手持技術(shù)heldtechnology,顧名思義,在掌上就可以操作的技術(shù),因而又稱“掌上技術(shù).手持技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于理科實(shí)驗(yàn)中,可以方便而迅速地收集各類物理、化學(xué)、生物、環(huán)境等數(shù)據(jù),如位移、速度、溫度、聲音、光、電、力、pH值、心電圖等.是一套先進(jìn)的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可以利用它對(duì)許多自然現(xiàn)象和科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí).、手持實(shí)驗(yàn)技術(shù)的組成手持技術(shù)是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器又稱為探頭和配套的軟件組成的定量采集和處理數(shù)據(jù)系統(tǒng).能與計(jì)算機(jī)連接,完成各種后期處理的實(shí)驗(yàn)技術(shù)系統(tǒng).將手持技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)整合構(gòu)成的現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)室成為“掌上實(shí)外

2、接傳感器連接端驗(yàn)室.三、手持技術(shù)系統(tǒng)介紹一數(shù)據(jù)采集器介紹以“探世界牌為例探世界萬(wàn)能數(shù)據(jù)采集器是一個(gè)具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分分析功能的綜合理科實(shí)端口4端口3端口21尸液晶顯示“前進(jìn)、“后退按計(jì)算機(jī)連線AC/DC電源插座接“退出按鈕“開(kāi)機(jī)、“關(guān)機(jī)按“執(zhí)行按鈕驗(yàn)系統(tǒng).它把實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸出,全程跟蹤實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)變化并以多種形式顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果.二傳感器介紹傳感器：能感受規(guī)定的被測(cè)量并根據(jù)一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置或傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件.工作原理:信號(hào)檢測(cè)信號(hào)處理在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常用的傳感器有以下一些傳感器.(1)溫度傳感器(

3、2)電導(dǎo)率傳感器(3)pH傳感器酸度計(jì)(7)溶解氧傳感器(6)CO傳感器(9)色度傳感器(三)系統(tǒng)軟件介紹(8)離子傳感器利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能,能更好地把握實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、推測(cè),同時(shí)還可以通過(guò)接口軟件對(duì)掌上技術(shù)的硬件進(jìn)行更加精確的操作.KiI'mh*j弋»>1,立JEXI主工具欄FniPlar視頻窗口數(shù)據(jù)地圖圖形窗口列表窗口-j曰圉%I卜卜lai等I四國(guó)展畫所|.圖形工具欄WWH防星外.工W黨ttL_所沖期此如X-X-1、BIH工IifIEf列表工具欄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序：利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能,能更好地把握實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果進(jìn)行分析、推測(cè),同時(shí)還可以通過(guò)接口軟件對(duì)掌上技術(shù)的硬件進(jìn)行更加精確的操作.實(shí)時(shí)錄像系統(tǒng)：將攝像頭與計(jì)算機(jī)連接,可實(shí)時(shí)地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、將數(shù)據(jù)曲線與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同時(shí)呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上,且記錄的數(shù)據(jù)和拍攝的錄像都可以保存在計(jì)算機(jī)中,可以隨時(shí)播放,再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程.四、手持技術(shù)的特點(diǎn)便攜：數(shù)據(jù)采集器和彳感器都較小,實(shí)驗(yàn)時(shí)在手掌上就可以操作,可隨時(shí)隨地地進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng).實(shí)時(shí)：數(shù)據(jù)變化過(guò)程與實(shí)驗(yàn)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行,與計(jì)算機(jī)連接,就能將顯示變化過(guò)程的各種形式同時(shí)演示出來(lái),與微型攝像頭連接,就能將實(shí)驗(yàn)的整個(gè)操作過(guò)程演示出來(lái)并儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的硬盤中,實(shí)驗(yàn)后可以重復(fù)演示.準(zhǔn)確：既可以用儀器或電腦自動(dòng)收集數(shù)據(jù),又可又人工限制收

5、集,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確到0.5%,完全符合中學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的要求.綜合：數(shù)據(jù)采集器可與各種傳感器連接,可同時(shí)進(jìn)行物理、化學(xué)、生物、體育、環(huán)境、氣象等學(xué)科實(shí)驗(yàn)的定量探究研究.直觀：手持技術(shù)可以以圖像、圖表等多種形式動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示實(shí)驗(yàn)的變化過(guò)程.可以在自己喜歡的一種顯示方式中任意查看某一時(shí)刻、某一段時(shí)間或整個(gè)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).五、手持技術(shù)使用方法介紹以手持技術(shù)探究影響大氣“溫室效應(yīng)的因素為例將制得的N2、02、CO2及空氣4瓶氣體放在室外的太陽(yáng)光下,在互相不遮太陽(yáng)光的條件下盡量使集氣瓶靠近,以保證地表和光照條件.將溫度傳感器插入4個(gè)集氣瓶中,連接好裝置.翻開(kāi)數(shù)據(jù)采集器,實(shí)驗(yàn)時(shí)問(wèn)從北京時(shí)間12:00

6、到14:00,測(cè)得此期間4種氣體在太陽(yáng)光照射下的溫度變化情況.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,在實(shí)驗(yàn)的大局部時(shí)間內(nèi)4瓶氣體的溫度由高到低的順序.1、數(shù)據(jù)采集器使用方法1開(kāi)機(jī)按下探世界萬(wàn)能數(shù)據(jù)采集器面板上的開(kāi)機(jī)ON按鍵,采集器首先進(jìn)行自檢,然后顯示主菜單圖12安裝溫度傳感器將溫度傳感器連接在數(shù)據(jù)采集器的4個(gè)端口上.連接方法：1號(hào)-N22號(hào)-O23號(hào)-CO24主菜單IIIv采樣啟動(dòng)圖1號(hào)-空氣3設(shè)置數(shù)據(jù)采集器的工作模式從開(kāi)機(jī)狀態(tài)的圖面開(kāi)始按數(shù)據(jù)采集器上的多"鍵到系統(tǒng)配置圖2一按回車鍵進(jìn)入系統(tǒng)配置圖3,根據(jù)需要按多“或力可選擇：自動(dòng)“、手動(dòng)模式.本實(shí)驗(yàn)設(shè)置工作模式為自動(dòng)一按ESC鍵返回到開(kāi)始的主界面圖1主

7、菜單皿行IXW0系統(tǒng)配置工作模式二手動(dòng)內(nèi)存去除+文件系統(tǒng)配置從開(kāi)機(jī)狀態(tài)的雨開(kāi)始,移動(dòng)光標(biāo)到“采集器設(shè)置圖3,然后按執(zhí)行鍵回車鍵,屏幕顯示傳感器通道一一溫度后,接著顯示圖4:采樣率225/S采樣數(shù):200顯示方式,數(shù)字采樣啟動(dòng)+設(shè)置采樣率：根據(jù)需要設(shè)置,通過(guò)按或鍵號(hào)鍵可選擇頻率：;10/min、1/10sec、1/sec10/S、25/S、50/S、100/S、500/S.本實(shí)驗(yàn)選擇：1/10sec一按回車鍵下到采樣數(shù)處.設(shè)置采樣數(shù)：根據(jù)需要通過(guò)按或鍵號(hào)鍵可選擇選擇,20、50、100、500、1000、2000、本實(shí)驗(yàn)選擇：10000一按回車鍵下到顯示方式處或鍵多鍵可選擇選擇方式：條圖、表格、

8、曲12：0012：3013：0013：3014:00設(shè)置顯示方式：根據(jù)需要通過(guò)按線、數(shù)字.本實(shí)驗(yàn)選擇：曲線",按ESC鍵回到主菜單圖1溫度2、采集數(shù)據(jù)/按執(zhí)行鍵回車鍵開(kāi)始采集c數(shù)據(jù),同時(shí)翻開(kāi)探世界軟件事先安裝在電腦中,電腦屏幕會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集界面事先數(shù)據(jù)采集器與電腦連接好,隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,從電腦屏幕可觀察到曲線從起點(diǎn)出來(lái)12:00慢慢的到終點(diǎn)14:00.實(shí)驗(yàn)結(jié)束也可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后從文件夾中觀察到.3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出：在實(shí)驗(yàn)的大局部時(shí)間內(nèi)4瓶氣體的溫度由高到低的順序是：CO2、空氣、N2、O2從結(jié)論可知：二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)琢x器參數(shù)設(shè)置依據(jù)及考前須知1采樣頻率

9、的設(shè)置應(yīng)根據(jù)反響速度的快慢來(lái)確定,反響速率快,采樣頻率要設(shè)置快一般是采樣對(duì)象反響速度的2倍或以上,反之那么慢.2采樣總數(shù)的設(shè)置：需要根據(jù)情況來(lái)確定.對(duì)于在不斷變化的測(cè)定對(duì)象：需要根據(jù)反響的總時(shí)間和頻率來(lái)設(shè)置,其公式為：采樣數(shù)=采樣時(shí)間X采樣頻率注意：其中采樣時(shí)間的單位應(yīng)與采樣頻率相同.例如：探究濃度對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響時(shí),因反響比擬快大約在2分鐘內(nèi)能夠完成,因此,設(shè)置儀器參數(shù)為:采樣頻率：10/S采樣數(shù)：120sx10/S=1200個(gè)顯示方式：曲線對(duì)于反響已經(jīng)停止的對(duì)象如測(cè)定吸光度,采樣數(shù)那么可以用連續(xù).在連續(xù)不斷的過(guò)程中測(cè)定某物質(zhì)或某濃度的透射率.七、傳感器的選擇依據(jù)以探究反響速率實(shí)驗(yàn)為

10、例談傳感器的選擇.生成氣體的反響一可以用壓強(qiáng)傳感器測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)壓強(qiáng)的變化生成有色物質(zhì)的反響一可以用色度傳感器測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)色度的變化逐漸生成有色物質(zhì)或沉淀一一可以用光強(qiáng)傳感器測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)光強(qiáng)的變化伴隨明顯的熱效應(yīng)一可以用溫度傳感器測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)溫度的變化溶液中離子濃度或種類的改變一可以用電導(dǎo)率或離子傳感器測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)電導(dǎo)率或離子的變化八、資源介紹教材：手持技術(shù)在理科實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究一一錢揚(yáng)義手持技術(shù)在研究型學(xué)習(xí)中的應(yīng)用及其心理學(xué)根底一一錢揚(yáng)義手持技術(shù)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用與建模研究一一錢揚(yáng)義傳感技術(shù)一一化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究手冊(cè)一一王磊、魏銳、范琳網(wǎng)站：我愛(ài)你化學(xué)網(wǎng)"：:/520hx/基于傳

11、感技術(shù)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究用色度傳感器測(cè)定補(bǔ)鈣劑中鈣的含量1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .初步掌握手持技術(shù)的組成、原理和特點(diǎn).2 .學(xué)會(huì)用手持技術(shù)測(cè)定補(bǔ)鈣劑中鈣的含量的測(cè)定方法.2、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用手持技術(shù)中的色度計(jì)測(cè)定補(bǔ)鈣劑中鈣的含量.3、 實(shí)驗(yàn)原理1 .化學(xué)原理：CeT+酸性銘藍(lán)K=Ca2+-指示劑紅色絡(luò)合物£=498nmpH=11A1/A2=C/C2A=lg1/T=KC2 .色度計(jì)工作原理：濾光片：470nm-藍(lán)565nm-綠635nm-紅本實(shí)驗(yàn)選擇藍(lán)色濾光片,放置t=10min4、 要求及考前須知1、用Excel或Origin處理結(jié)果、制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,并將圖貼在報(bào)告紙上A,C,圖的大小限制在6x8c

12、m左右.2、制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖時(shí),要求在圖中標(biāo)出回歸方程y=ax+b、相關(guān)系數(shù).3、保護(hù)儀器,嚴(yán)格按操作說(shuō)明進(jìn)行操作.4、標(biāo)準(zhǔn)操作：1正確選擇實(shí)驗(yàn)用水；2儀器的洗滌方法,比色皿潤(rùn)洗試劑量01mL3移液管的使用方法；4比色皿拿棱角處,防止磨花.5、配制溶液和進(jìn)行測(cè)定時(shí)要檢查并判斷溶液的顏色和數(shù)據(jù)是否正確.五、實(shí)驗(yàn)步驟一藥品配制（1） CsT標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)藏液1.00mg/mL教師配制（2） CeT標(biāo)準(zhǔn)使用液40ug/mL:準(zhǔn)確移取2.0mL儲(chǔ)藏液-50mL容量瓶-稀釋至刻度3酸性銘藍(lán)K顯色劑1.99mg/mL教師配制4緩沖液pH=11:0.5mL0.1mol/LNH4Cl+16mL0.1mol/L氨水-精

13、密試紙測(cè)試,假設(shè)pHw11,那么用相應(yīng)的共腕酸或堿調(diào)至pH=11(5)樣品儲(chǔ)藏液(教師配制)準(zhǔn)確移取5.0mL-50mL容量瓶(6)樣品使用液(二)儀器參數(shù)的設(shè)置(1)安裝色度傳感器將溫度傳感器連接在數(shù)據(jù)采集器的第一個(gè)端口上(圖1右圖)00(2)開(kāi)機(jī)按下探世界萬(wàn)能數(shù)據(jù)采集器面板上的開(kāi)機(jī)(ON按鍵,采集器首先進(jìn)行自檢,然后顯示主菜單(圖1左圖)(3)設(shè)置數(shù)據(jù)采集器的工作模式一按回車鍵進(jìn)入系統(tǒng)配置(圖3),手動(dòng)模式.本實(shí)驗(yàn)設(shè)置工作模式為自動(dòng)一按從開(kāi)機(jī)狀態(tài)的圖面開(kāi)始按數(shù)據(jù)采集器上的多"鍵到系統(tǒng)配置(圖2)根據(jù)需要按今“或力可選擇：自動(dòng)、ESC鍵返回到開(kāi)始的主界面(圖1).系統(tǒng)配置工作模式二

14、手動(dòng)內(nèi)存去除,(>)采樣率225/S采樣數(shù)：200顯示方式,數(shù)字采樣啟動(dòng)(>)(4)設(shè)置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集參數(shù)從開(kāi)機(jī)狀態(tài)的圖面開(kāi)始,移動(dòng)光標(biāo)到“采集器設(shè)置,然后按執(zhí)行鍵(回車鍵),屏幕顯示傳感器通道一一色度計(jì)后,接著顯示圖4:設(shè)置采樣率：根據(jù)需要設(shè)置,通過(guò)接力或鍵7鍵可選擇頻率：；10/min、1/10sec、1/sec、10/S、25/S、50/S、100/S、500/S本實(shí)驗(yàn)選擇：1/10seC一按回車鍵下到采樣數(shù)處.設(shè)置采樣數(shù)：根據(jù)需要通過(guò)按標(biāo)或鍵號(hào)鍵可選擇選擇,20、50、100、500、1000、2000、連續(xù)本實(shí)驗(yàn)選擇：連續(xù)“一按回車鍵下到顯示方式處.設(shè)置顯示方式：根據(jù)需要通

15、過(guò)按或鍵多鍵可選擇選擇方式：條圖、表格、曲線、數(shù)字.本實(shí)驗(yàn)選擇：數(shù)字",按ESC鍵回到主菜單圖1三儀器的校準(zhǔn)將藍(lán)色濾光片放入色度傳感器中一揭開(kāi)傳感器上的蓋子一放入裝蒸儲(chǔ)水的比色皿一關(guān)好蓋子,待讀數(shù)穩(wěn)定后一調(diào)節(jié)傳感器上的旋扭使讀數(shù)為100%一讀數(shù)穩(wěn)定后,按Esd!出至主界面,不關(guān)機(jī)待用！四標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作及樣品的測(cè)定1、測(cè)定內(nèi)容編號(hào)試劑一1234567樣1樣2樣3酸性專&藍(lán)KmL0.3緩沖溶液(PH=11)(mL)0.3Ca2+標(biāo)準(zhǔn)溶液(40g/mL00.10.20.30.40.50.6樣品mL0.10.20.3定容mL10放置時(shí)間min10透射比TT1%T2%T平%吸光度A2、測(cè)定方法和步驟1測(cè)定準(zhǔn)備取出蒸儲(chǔ)水,按正規(guī)操作淌洗比色皿,放入裝待測(cè)試液的比色皿,蓋好蓋子.2采