运用“手持技术”推测绝对零度|绝对零度
时间：2019-02-02 03:17:40 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：运用手持技术设计实验，验证查理定律，并在此基础上推测绝对零度。 关键词：手持技术；查理定律；绝对零度 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148(2007)12(S)-0053-2
1 前言�
查理定律［1］是高中物理气体热力学定律教学的一个重点、难点。由于传统的实验装备体系中的常用的温度计与气压计这两类仪器的误差大、精度低，这直接影响实验数据的“质量”；而另一方面数据读取、记录与后期数据处理都只能依靠人工操作。重复的实验操作，繁杂的数据处理，十分浪费学生的时间与精力，极大妨碍了学生进行探索与研究。�
基于此，过去教材中没有编入相应的演示或学生实验，教学中往往采用“填鸭”式的灌输和“题海”战术来强化训练，这必然会使教学效果大打折扣。�
Fourier是由数据采集器+传感器+多媒体计算机［2］构成的一种新型掌上实验系统（Handheld system Laboratory，简称手持技术）。其中Fourier系列的传感器成功的克服传统实验仪器的诸多弊端。例如本实验所用的温度和气压传感器，不仅精度高（分别可精确到0.01℃和0.01kPa）、误差小、反应快，可重复性强，而且更重要的是在于这套新型掌上实验系统具备“实时实验”的能力［3-4］，数据采集处理和图形的描述都由计算机完成，所以师生就可以从数据读取处理和图形描绘等，繁琐的简单劳动中解脱出来，进而腾出更多的时间与精力进行更深层次的探索与研究。
2 实验设计�
2.1 实验原理�
在一个密闭的体系中（保持体积不变），测量体系压强随温度变化的曲线（根据查理定律，应该是条直线，边与横坐标温度的交点就是绝对零度）。�
2.2 实验用品�
数据采集器1台，气压与温度传感器各1个，双颈蒸馏烧瓶1个，磁力搅拌器1台，PARAFILM密口胶若干，计算机1台。�
2.3 实验装置图：�
2.4 实验步骤：�
①按上图组装好仪器�
②设置实验参数（Rate:Every sec Points:500 Display:graphic）。�
③开启数据采集器采集数据�
④启动磁力搅拌器进行加热。�
2.5 数据处理��
点击配套“探世界”软件中的图形编辑菜单，选择x轴为温度，y轴为压强，得出图3所示图像。�
先让学生从所测数据，预测它们存在的趋势和规律（即可验证查理定律，同时也可以加深学生对查理定律的理解）。然后，点击软件菜单中（直线拟合）图标，即得到一条直线：�
根据拟合线的方程f(x)=334.49x+91495.033，可以拟合线在x轴上的截距为：-273.45℃,重复三次，测得平均值为-274.12℃，而理论值为-273.15℃。绝对误差小于0.5%。�
本实验操作简便，现象明显，可能作为教师课堂演示实验，也可作为学生课外探究性实验。学生通过所学的知识结合手持技术，设计实验，揭开大自然的神秘面纱。体验科学探究的乐趣，激发学生科学探究的兴趣与渴望，进而达到回归教育的原旨的目标。�
3 实验注意事项：�
（1）最关键一点在于气密性，所以本实验将所有可能漏气之处都用PARAFILM密口胶进行密封。�
（2）固定好气压传感器，防止气压过大冲开气压传感器。�
4 结束语�
手持技术作为新课改与现代科学技术的完美结合，自从引入中学实验教学之后，不仅为改进实验教学提供了必要的技术手段，而且催生了一批新的教法、新的实验，对学生加深认识和理解现象和规律起到积极作用。�
参考文献：�
［1］人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心编.普通高中课程标准实验教科书（物理选修3-3）［M］.北京：人民教育出版社，2004：23�
［2］赖莉飞，王笑君.从普通高中《物理新课程标准》谈数据采集器.物理教学探讨［J］，2003（12）：37�
［3］钱扬义，杜永锋.掌上实验技术（The lab in Hand technology）与中学理科探究［J］.化学教育，2004（8）：14�
［4］钱扬义，杜永锋，李佳等.上实验室（Lab in Hand）的特点及其功能［J］，电化教育研究，2003（10）：60
(栏目编辑王柏庐)
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