中国现代教育装备
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 期刊导读  
超声技术在中学实验中的应用
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2019-5-13 17:30:54
  [导读]在人教版高中物理选修3-4第十二章《机械波》中介绍了超声波的特点及超声技术在医学、物理学、仿生学等领域中的应用,目前,超声与多个学科相互交叉渗透,具有很强的综合性,是声学的前沿科学之一。本教具结合教材,将超声技术引入中学实验教学,学生亲历系列的多学科超声实验探究,不仅使学生了解与课本相关的前沿科学知识,初步打下探索新的有效实验方法的基础,更重要的是,为学有余力的学生开了一个窗口,使他们树立科学研究的意识,提升对交叉学科的创新潜质。

  一、教具的特点及用途

  1.特点

  (1)本教具是跨学科的综合教具,主要是将综合实践活动与高中物理、化学、生物等学科课程打通,以系列超声实验为载体,为高中学生开展综合实践活动和自主学习创造了平台。

  (2)本教具以中学实验室常用材料进行拓展设计,走出了一条效率高、成本低的前沿科学实验教学道路,对推动实验教学的改革起到一定的促进作用,教具装置如图1所示。

  2.用途

  本教具用途包括:(1)超声清洗小型实验仪器,(2)超声搅拌,(3)超声促进电化学实验研究,(4)超声促进溶解实验,(5)超声促进固液反应实验,(6)超声乳化实验,(7)超声雾化原理演示,(8)利用超声雾化进行气、液化学反应,(9)超声生热实验演示,(10)探究超声对植物种子发芽影响,(11)探究超声对植物生长的影响。

  二、教具的制作材料

  三、教具的制作方法

  四、教具的使用方法

  1.超声清洗小型实验仪器

  实验室内的仪器对清洁度的要求很高,像上面残留的粉尘、颗粒、化学残渣等一系列污渍,如清洗不慎,就会发生意想不到的化学反应,本教具可以利用超声波清洗实验室小型仪器(如图7所示)。化学仪器超声波清洗是应用超声波在液体中的空化作用、微射流作用对液体和污物间接、直接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

  2.超声搅拌

  在做液体需要搅拌的实验时,有时反应时间很长,利用超声的机械效应可实现搅拌功能。超声搅拌是微米级的搅拌,具有搅拌均匀、没有死角、效率高、气泡少的特点。本教具可用于超声搅拌,如图8所示是利用超声搅拌加速高锰酸钾在水中溶解的过程。

  可见,植物细胞经超声波处理,出现了一致现象,即低剂量、短时间的温和处理能明显加速和诱导植物细胞的分裂,刺激细胞生长,加速原生质体的蛋白合成;而处理时间延长,处理剂量加大则会造成负面的、不可恢复的影响。

陈京 河北省教育技术装备管理中心


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