中国现代教育装备
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 实验室建设  
探究晶体导热性能各向异性的可视化实验
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2023-6-28 11:35:28
  [导读]《普通高中物理课程标准(2017年版)》有关晶体的要求中明确给出例子,利用熔化的石蜡显示云母片的各向异性和玻璃片的各向同性。但是教学中发现,这个实验的操作难度大,现象不够明显。介绍了一种利用红外线热成像传感器将温度可视化的方法,可直接观察热能在云母片和玻璃片中传导的过程,引导学生认识晶体和非晶体导热性能的差异,激发学生的学习兴趣和求知欲。

  随着信息技术的发展,将可视化技术应用于物理实验已经引起越来越多教育研究者的关注:将优秀的教育技术硬件和软件引入高中物理课堂进行可视化教学的探索,也被越来越多的教学工作者所实践[1]。《普通高中物理课程标准(2017年版)》明确提出“注重课程的时代性,关注科技进步和社会发展需求”的课程理念[2]。粤教版《高中物理(选择性必修3)》沿用之前的实验方案来定性探究晶体与非晶体的导热性能[3],如图1所示,该实验方案的优点是器材简便,缺点是很难控制钢针的温度,实验操作难度大,实验现象不明显。

  图1 教材中的相关实验方案

  本文用恒温电烙铁替代烧热的钢针,用红蜡烛替代白色石蜡,用红外线热成像传感器将温度可视化,借此观察热能在云母片和玻璃片中传导的过程,通过等温线直接显示云母片的各向异性和玻璃片的各向同性。下文详细介绍实验所需的材料、实验过程、实验结果等。

  一、改进实验器材及用品

  二、改进实验过程

  三、改进实验结论

  四、结语

  本实验应用红外线热成像传感器使热能在玻璃或者云母上的传导过程实现可视化,原理简单,操作简易,具有可重复性,现象明显,方便进行学生分组实验探究,有助于调动学生的学习兴趣,培养观察能力和动手操作能力,引导学生关注科技进步与社会发展,培养创新思维,提升核心素养。

  参考文献

  [1] 教育部.普通高中物理课程标准(2017年版)[S].北京:人民教育出版社,2018.

  [2] 李芒,蔡旻君,蒋科蔚,等.可视化教学设计方法与应用[J].电化教育研究,2013(3):16-22.

  [3] 普通高中物理教科书(选择性必修3)[M].广州:广东教育出版社,2020.

马志聪 广东省佛山市实验中学


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