初中化学数字化实验名师优质课获奖市赛课一等奖课件

初中化学数字化试验第1页1数字化化学试验室主要包含试验室、手持技术仪器(如数据采集器与各类传感器)

、常规试验仪器和计算机等。第2页2第3页3一、手持技术概念与原理二、手持技术特点三、手持技术使用方法介绍四、手持技术在初中化学试验教学中应用示例第4页4一、手持技术概念与原理

手持技术(HeldTechnology)顾名思义，在掌上就能够操作技术，因而又称“掌上技术”，是一个惯用传感器技术。它是由数据采集器、传感器和配套软件组成、定量采集各种常见数据并能与计算机连接试验技术系统，因为其体积较小，在手掌上就能够操作，采集各种数据，故形象地称为手持技术仪器。第5页5它工作原理如图所表示，利用传感器把从外部感应到物理量经过电信号形式传输到数据采集器,数据采集器将信号规范整合后传送到数据处理系统进行实时分析、统计、拟合等处理。第6页6传感器(探头)可依据需要测定参数(如温度、湿度、光强、pH值、溶解氧浓度、电导率、气压、电流、电压等)而自行选择数据采集器主要用于采集并储存试验数据第7页7将计算机与手持技术仪器联用时,传感器能够准确地测量与传递试验中所测定各种试验参数，所得试验数据将经过数据采集器传到计算机中,计算机经由配套软件将数据以表格和图像形式展现,并进行分析处理。第8页8比如将温度传感器与pH传感器置于盛有少许水烧杯中,伴随固体氢氧化钠固体加入,计算机屏幕上将分别出现两条逐步上升试验曲线,而且在表格中实时显示温度与pH值改变数据。可见,利用基于计算机化学试验,能使传统教学中定性试验得以量化验证。第9页9手持技术能够广泛应用于理科试验中，能够方便而快速地搜集各类物理、化学、生物、环境等数据，如位移、速度、温度、声音、光、电、力、pH值、以及Ca2+、NO3-、NH4+、Cl-浓度、相对湿度、心电图等。是一套先进便携式数据采集系统，能够利用它对许多自然现象和科学试验进行探究性学习。同时,这些仪器轻巧与便携还为学生进行户外探究提供了可能。第10页10（一）数据采集器介绍

数据采集器是一个数据采集与数据分析功效综合理科试验系统。它把试验过程中物理信号转变为数字信号输出，全程跟踪试验过程中数据改变并以各种形式显示试验结果。第11页11液晶显示器端口4端口3端口2端口1外接传感器连接端口计算机连线端口AC/DC电源插座接口“开机”、“关机”按钮“前进”、“后退”按钮“退出”按钮“执行”按钮第12页12能与计算机连接，完成各种后期处理试验技术系统。将手持技术与网络技术整合组成当代科学试验室成为“掌上试验室”。

第13页13（二）传感器介绍

传感器：能感受要求被测量并按照一定规律转换成可用输出信号器件或装置。或传感器是一个能把物理量或化学量转变成便于利用电信号器件。第14页14工作原理：放大变换输出信号处理信号检出器被测信号信号检测测量环境第15页15在中学化学试验教学中惯用传感器有以下一些传感器。(1)温度传感器数字温度计第16页16(2)电导率传感器电导率计第17页17（4）压力传感器

第18页18（5）电压、电流传感器

第19页19（6）CO2传感器

第20页20（7）溶解氧传感器

第21页21（8）离子传感器

第22页22（9）色度传感器

第23页23传感器选择依据

生成气体反应－能够用压强传感器测定单位时间内压强改变生成有色物质反应－能够用色度传感器测定单位时间内色度改变逐步生成有色物质（或沉淀）——能够用光强传感器测定单位时间内光强改变第24页24伴随显著热效应－能够用温度传感器测定单位时间内温度改变溶液中离子浓度或种类改变－能够用电导率、或离子传感器测定单位时间内电导率（或离子）改变第25页25（三）系统软件介绍试验数据处理程序：利用计算机强大运算和数据处理功效，能愈加好地把握试验动态以及对试验结果进行分析、推测，同时还能够经过接口软件对掌上技术硬件进行愈加准确操作。实时录像系统：将摄像头与计算机连接，可实时地统计试验现象、将数据曲线与试验现象同时展现在计算机上，且统计数据和拍摄录像都能够保留在计算机中，能够随时播放，再现试验过程。第26页26二、手持技术特点便携：数据采集器和传感器都较小,试验时在手掌上就能够操作，可随时随地地进行定量试验探究活动。实时：数据改变过程与试验过程同时进行，与计算机连接，就能将显示改变过程各种形式同时演示出来，与微型摄像头连接，就能将试验整个操作过程演示出来并储存在计算机硬盘中，试验后能够重复演示。第27页27准确：既能够用仪器或电脑自动搜集数据，又可又人工控制搜集，试验数据能够准确到0.5%，完全符合中学对试验数据准确度要求。综合：数据采集器可与各种传感器连接，可同时进行物理、化学、生物、体育、环境、气象等学科试验定量探究研究。

第28页28直观：手持技术能够以图像、图表等各种形式动态实时地显示试验改变过程。能够在自己喜欢一个显示方式中任意查看某一时刻、某一段时间或整个过程试验数据。第29页29三、手持技术使用方法介绍第30页301、数据采集器使用方法(1）开机按下数据采集器面板上“开机”(ON）按键，采集器首先进行自检，然后显示主菜单（如右图）第31页31设置数据采集器工作模式从开机状态图面开始按数据采集器上“→”键到“系统配置”,按“回车”键进入“系统配置”

，依据需要按“→”或“←”可选择：“自动”、“手动”模式。本试验设置“工作模式为“自动”.图2系统配置第32页32采样开启样品采集统计分析打开文件系统配置第33页33采样开启样品采集统计分析打开文件系统配置第34页34按“ESC”键返回到开始主界面。第35页35从开机状态图面开始，移动光标到“采集器设置”，然后按“执行“键（回车键），采样开启样品采集统计分析打开文件系统配置第36页36屏幕显示“传感器通道——温度”后，接着显示右图：第37页37设置采样率：依据需要设置，经过按“←”或键“→”键可选择频率：……;10/min、1/10sec、1/sec、10/S、25/S、50/S、100/S、500/S……。本试验选择：“1/10sec”→按“回车”键下到“采样数”处。第38页38设置采样数：依据需要经过按“←”或键“→”键可选择采样数，20、50、100、500、1000、、……本试验选择：“10000”→按“回车”键下到“显示方式”处第39页39设置显示方式：依据需要经过按“←”或键“→”键可选择显示方式：条图、表格、曲线、数字。本试验选择：“曲线”第40页40按“ESC”键回到“主菜单”采样开启样品采集统计分析打开文件系统配置第41页412、采集数据

按“执行”键（回车键）开始采集数据，同时打开软件（事先安装在电脑中），电脑屏幕会出现数据采集界面（事先数据采集器与电脑连接好），伴随试验进行，从电脑屏幕可观察到曲线从起点出来（12：00）慢慢到终点（14：00）。试验结束（也可在试验结束后从文件夹中观察到）。

第42页42四、手持技术在初中化学试验教学和研究性学习中应用示例

第43页43（一）手持技术在酸碱中和反应中应用

【试验仪器与试剂】数据采集器、pH传感器、磁力搅拌器、磁力搅拌子、酸式滴定管、100mL烧杯；0.1mol/L盐酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液。第44页44第45页45第46页46【试验步骤】量取25mL氢氧化钠溶液（0.1mol/L）于100mL烧杯中；酸式滴定管用0.1mol/L盐酸润洗，装液，调零；打开磁力搅拌器，设置软件，开始统计数据同时打开酸式滴定管活塞，控制滴加速度稳定；待加入盐酸与氢氧化钠溶液体积比约为1：1，停顿数据统计，关闭酸式滴定管活塞、磁力搅拌器，拆除并清洗仪器。第47页47第48页48以往滴定试验都只是定性试验，我们只能经过滴加酚酞指示剂，经过溶液颜色改变来说明pH发生突变，只能知道化学计量点附近溶液颜色从无色到淡红色再到红色，从而说明化学计量点存在。但学生无法知道中和滴定过程中详细pH值改变、滴定前后溶液中各种粒子浓度改变，无法对化学计量点附近突跃进行理性认识。第49页49现在经过pH传感器，利用手持技术，不但操作方便简单，在学生保持对试验感性认识同时，还能够让学生观察到溶液在整个滴定过程中详细pH数值改变情况，让学生对化学计量点附近突跃进行理性认识。第50页50（二）探求物质溶解于水时温度改变规律。

物质溶解于水往往使溶液温度发生改变。选取NH4NO3、NaCl和NaOH3种物质溶解于水时,应用手持技术,定量测量其温度改变,探求物质溶解于水时温度改变规律。第51页51第52页52第53页53试验结果表明:(1)NH4NO3

溶解于水时,溶液温度降低,是吸热过程,而且其溶解于水中质量越多,温度也越低第54页54第55页55(2)NaOH溶解于水时,溶液温度升高,是放热过程,而且其溶解于水中质量越多,温度也越高第56页56第57页57(3)NaCl溶解于水时,溶液温度降低,是吸热过程,而且其溶解于水中质量越多,温度也越低

第58页58第59页59(4)等量NH4NO3、NaCl和NaOH同时溶解在等量水中,NH4NO3

水溶液温度降低,NaOH水溶液温度升高,而NaCl水溶液温度稍有降低。物质在水中溶解是一个复杂物理化学过程,总是伴伴随能量改变,有热效应现象发生,大多数是吸热,如试验中NH4