『壹』 二力平衡實驗怎樣改進
初中物理教材第1冊有關平衡力概念以及平衡條件的引入,是通過下述實驗(見圖1、圖2)向學生展開的,這兩個實驗可以說是關於二力平衡的經典實驗。蘇科版新教材則考慮到學生還沒有關於滑輪的概念,改為通過兩個支撐代替定滑輪進行類似的實驗。這些實驗裝置顯然還存在著一些不足之處,今試分析如下。
2 現有實驗不足之處的分析
(1)現有實驗缺乏直觀性。實驗所依據的是小車(或方紙板)兩側受到繩子的拉力,而這二個力與所掛質量相等的重物的重力相等,從而推斷出小車(或方紙板)兩側所受拉力相等的結論。由於學生還沒有關於力的充分的基礎知識作準備,存在著諸如滑輪是干什麼的?為什麼力跨過滑輪(支撐後大小不變?為什麼重物對小車(或方紙板)的拉力等於物體重力等問題,在這些問題沒有搞明白之前,學生觀察實驗時大都會感到困惑不解,很難直觀地理解二力平衡的原理。
(2)現有實驗存在講解分析困難。在講解與分析這樣的實驗時,由於學生還沒有必要的基礎知識,例如,重物對繩子的拉力等於繩子拉重物的力,這是力的作用的相互性知識繩子對重物的拉力等於重物的物重,這是二力的平衡方面的知識,教師在分析過程中必然會有所涉及,只能含糊其詞因而大有矇混過關的嫌疑似地告訴學生二力平衡的結論,否則不免陷入循環論證的尷尬境地。
(3)現有實驗是建立在假設的經驗之上的,不可靠、不確定。現有實驗裝置是以假設學生已經具備的生活經驗,如物體多重,拉力就多大;繩子上的各部分拉力總是相等的等等為前提的。事實上,學生的這些經驗往往是非常模糊不可靠的。以模糊的經驗去闡明深刻的規律,在學生還沒有具備相關知識背景的情況下,是很難要求其心悅誠服地理解與認同實驗結論的。
(4)現有實驗可操作性差。對於物體在平衡力作用下的運動實驗,見圖1,教材及其參考書在操作說明上介紹,用手輕托一邊的重物使其運動起來後,便可以勻速度運動。在實際操作上是很難實現的,輕托的力小了,小車動一下可能就停下了,力大了,可能又跑得太快了,難以判斷小車運動是否是勻速的;即使實現了實驗所希望的勻速運動的結果,其結果的說服力也會因為兩邊線繩的長度以及重物位置的不再對稱,在直覺形成兩邊拉力不再相等的印象而大打折扣。另一個演示實驗(如圖3),設計的本意是方形重物受重力和彈簧的拉力作用,添減砝碼使重物及其體系勻速運動,雖然在操作上可以實現,直觀性方面也似有不足;同時,看似簡單的裝置,原理的剖析卻頗費周折。例如,重力大小的不可觀察性問題,彈簧秤作用的問題,學生僅有感性的認識,難以理性地分析;至於定滑輪不改變力的大小僅改變力的方向問題則學生連一點概念都沒有。另外,由於實驗條件的控制及環境不確定性,實驗事實上難以達到預期效果。演示實驗造成的結果,有時反而會讓學生得出錯誤的結論,認為老師是在做一個為平衡而平衡的實驗。針對上述不足之處,可對實驗做如下改進。
『貳』 科學實驗改進
平拋運動實驗的改進
平拋運動描跡儀以往高中物理課本上介紹的實驗,是用一個帶有
小孔的硬紙片來確定小球平拋運動的位置,實驗時為了確定一個位置往
往要做很多次的試探才能找到,要完成平拋運動的描跡,要花幾十分鍾,
學生很難在課堂上完成實驗報告。我們一直思考,能不能用更簡便的方法
即快又准地記錄小球的平拋位置。我們想到打點計時器的工作原理,是利
用復寫紙記錄位置的,能不能把這個方法遷移過來呢?研究和設計工作由
此開始。
設計的目的:改進以往高中物理課本上介紹的實驗,能夠使實驗做的又
快又好,能夠讓學生有更多的時間進行研究平拋運動的有關性質,並在課
堂上寫出實驗報告。
設計的基本思路: 改進以往高中物理課本上介紹的確定小球位置的
方法——用一個帶有小孔的硬紙片,根據目測、多次試探。 在長木板上
貼有白紙、復寫紙,小球平拋,打到木板上, 立刻就能准確記錄小球平
拋的位置了。儀器的改進經歷了由靈感到模仿, 再改進的過程。靈感的
產生:高一物理學習過程中, 我們多次使用打點計時器進行實驗,其記
錄運動物體位置的工作原理是振針振動, 通過復寫紙記錄在紙帶上,形
成一系列記錄點。對平拋實驗的改進有了啟發。 找來長木板,復寫紙,
白紙,記錄小球下落位置,果然可行。接著, 我們設計了用水平木板記
錄小球下落位置的改進方案。 根據平拋運動在水平方向上是勻速直線運
動的特點,在水平方向上取等間隔的點做出豎直線,讓長木板豎直放置,
與豎直線重合,也可以記錄小球的位置,這樣還可以通過記錄的紙帶,看
出平拋運動在豎直方向的運動是自由落體運動。本作品的製作,受打點計
時器工作原理的啟發,遷移了打點計時器的記錄方法,並對記錄方式進行
了一些調整。 「豎直木板記錄方式」 應用運動的合成和分解的方法,反
映出平拋運動在豎直方向的運動是自由落體運動。做法是:在水平方向上
取等間隔的點做出豎直線,讓長木板與豎直線重合,記錄小球在相等時間
在豎直方向下落的位置,就是自由落體運動的情況,使學生實驗後收獲更
大。這是其他儀器沒有考慮到的。設計後的反思:本作品主要在「記錄小
球位置」的方式上進行了改進,利用復寫紙把小球的位置記錄在紙帶上,
改進後的實驗裝置,提高了實驗的精確度,縮短了實驗時間,實驗結果
更能直觀地突出物理思想。實驗操作簡單,物理思想突出。 使用本
儀器可以快速、准確地記錄平拋運動的小球的位置, 描出平拋軌跡。
利用豎直放置的木板記錄平拋軌跡
(1)在正方形木板上以小球開始做平拋運動的拋出點作為坐標原點,
建立坐標xoy,豎直向下方向為y軸。
(2)相距10cm畫出6條與y軸平行的線段。
(3)在長木板上貼上記錄紙帶,紙帶上固定復寫紙。
(4)調節長木板,使它與第一條虛線重合。
(5)讓小球從斜槽的A點自由滾下,與長木板碰撞,在長木板的紙帶上
記下小球平拋位置1。
(6)掀開復寫紙,根據長木板上的記錄點,把小球平拋位置記錄在正
方形木板上。
(7)按照(4)、(5)、(6)的方法,記錄小球平拋位置2、3、4、5、6。
(8)用光滑曲線把記錄點連接起來,
就是平拋軌跡。(9)掀開復寫紙,觀察紙帶上的點,可以證明豎直方向
上小球做自由落體運動。
『叄』 你認為實驗過程中還存在哪些問題,應如何改進
近年來實驗室事故頻發,往事歷歷在目。吸取教訓、總結經驗,是預防事故發生的最好辦法。目前,大部分實驗室都存在著哪些安全問題?應對這些問題的解決方案又有哪些?SLD中檢實驗室為你分享本篇文章,關於實驗室工程中的安全相關問題匯總,接下來就一起來看看吧!
實驗室安全面臨的問題
技術方面存在的問題
1.規劃設計考慮不周,造成安全隱患
由於規劃設計人員對各類實驗室的功能要求缺乏一定程度的了解,尤其是對一些特殊實驗室的特殊要求知之甚少,因此在實驗室建設的規劃設計中對設施和裝備的安全要求考慮不周,工程設計上存在漏洞,包括人與機械、作業環境之間匹配不當等,造成了安全隱患。
2.安裝防護門窗,堵塞安全通道
近年來,實驗室內貴重實驗儀器設備大量增加,為了防止這些設備被盜竊,不少實驗室普遍加裝護窗,增設全封閉的金屬門,有的甚至將雙向通道走廊的一頭封閉,改為單向通道走廊。一旦發生意外,因通道嚴重受阻,逃生不暢,後果不堪設想。
3.安全設施陳舊落後
實驗室安全資金投入嚴重不足,一是消防設施配備不足,不少現有設施因陳舊而無法使用;按規定,實驗室應配置固定式滅火系統或移動式消防器具,但因資金缺乏而未配備或配備數量不足。二是實驗室用房緊張。一些需要分開存放的物品不能做到分開存放,而且一些設備的安全操作距離也不夠。三是環保設施不能滿足要求。一些可能產生有毒氣體的實驗室未配備通風系統,僅用排氣扇代替;一些應經過處理才能排放的廢水,因設施不完善而放任自流;一些固體廢物沒有按照國家標准進行處理,作為一般垃圾外運,對社會安全造成隱患。四是缺乏應急動力供應系統。一些實驗室設備在使用時不能突然停電,否則會造成設備損壞甚至報廢,但因資金缺乏而未配備應急供電系統或雙環路供電系統。五是不少高校因為資金問題而沒有建立現代化的實驗室監控系統,無法有效地做好「四防」工作。
管理方面存在問題
1.實驗室建設無安全審核制度
在實驗室的建設工程設計或改造項目中,沒有對安全功能進行審核的程序和制度,就是有也不盡完善,以至某些工程完工後給使用者帶來安全隱患。
2.安全管理體制不完善,安全責任不明確
一是部分實驗室安全工作的專門組織機構和體系,難以建立對整個實驗室安全工作實行全面管理的領導體制,沒有落實法定代表人是單位安全第一責任人的要求。二是部分單位沒有專人負責實驗室的安全工作,沒有配備專職實驗室安全員,無法層層落實管理職責,安全責任不明確。三是職能部門缺少專門的科室和專業技術人員,很難實現對實驗室安全進行專業管理,與系部的實驗室安全管理之間缺乏有效地銜接和必要技術指導。
安全事故發生的原因及其應對措施
實驗室安全事故發生的原因主要為不安全環境和不安全行為,不安全環境是事故的間接原因,不良管理是事故的基本原因,而人的不安全行為是事故的直接原因。大小事故的結果都可能造成生命的傷害和財產的損失,都會影響正常的教學和科研工作。因此,實驗室安全管理的中心內容就是防止人的不安全行為,消除物質環境的不安全狀態,阻斷事故連鎖的進程而避免事故的發生。為避免事故的發生,應採取相應的措施。
1.對安全環境因素
對安全環境因素,要求實驗室設計、儀器布局、試劑放置、氣源、電源線路、電源功率、通風設置、防感染設置、下水管道、實驗室廢棄物處置、消防設施等應有合理的設計,制定和公布恰當的實驗室安全級別。妥善保養一切通用的和個人用的安全防護用具,對其經常進行檢查是非常重要的。
2.對人的不安全因素
對人的不安全因素,不僅需要規范的管理制度,實驗室安全操作規程,落實實驗室安全責任人,更重要的是要使所有的實驗室工作人員都應具備一般有關實驗室安全、危險以及防止事故的知識。每一個在實驗室里工作的人都應該認識到自己對實驗室安全所負有的責任,如果發現實驗室有任何不安全的因素時,應立即迅速而堅決地加以糾正。進入實驗室工作的人員,在開始一項新的實驗工作時,應事先了解操作過程中可能存在哪些危險,並預備好預防措施。
實驗室安全事故的主要類型
1.火災性事故
火災性事故的發生具有普遍性,幾乎所有的實驗室都可能發生。釀成這類事故的直接原因是:
(1)忘記關電源,致使設備或用電器通電時間過長,溫度過高,引起著火;
(2)操作不慎或使用不當,使火源接觸易燃物質,導致著火;
(3)危險化學品泄漏遇火源或熱源引發爆炸起火;
(4)供電線路老化、超負荷運行,導致線路發熱,導致著火;
(5)亂扔煙頭,接觸易燃物質,導致著火;
(6)燃燒反應實驗或失控化學反應導致的燃燒火焰或高溫物質如加熱過的坩堝引燃易燃物質;
(7)加熱用火如酒精燈、電爐等忘記關,致使物料逸出或燒干引發火災等。
2.爆炸性事故
爆炸性事故多發生在具有易燃易爆物品和壓力容器的實驗室,釀成這類事故的直接原因是:
(1)違反操作規程,引燃易燃物品,進而導致爆炸;
(2)設備老化,存在故障或缺陷,造成易燃易爆物品泄漏,遇火花而引起爆炸;
(3)在實驗時誤操作導致的燃燒熱能釋放;
(4)爆炸性物品受熱或撞擊,引發爆炸事故;
(5)高壓高能氣瓶裝置操作不當或不合格發生物理爆炸事故
(6)生產工藝、設備或系統不完善,導致危險化學品爆炸;
(7)密閉容器或狹小空間內進行化學反應,反應突然增加壓力、泄漏等發生爆炸事故。
3.化學污染類事故
這類事故主要表現在:
(1)化學廢液收集不當導致環境及地下水污染;
(2)廢水排放管路受阻或失修改道,造成有毒廢水未經處理而流出,引起環境污染;
(3)設備老化,存在缺陷和故障造成有毒物質泄漏或有毒氣體排放不出,釀成中毒;
(4)盛放揮發性的化學試劑瓶,用完後忘記蓋蓋。
4.壓力氣瓶類事故
這類事故主要表現在:
(1)壓力氣瓶遇高溫或強烈碰撞引起爆炸;
(2)易燃氣體在空氣中泄漏達到一定濃度時遇明火發生爆炸;
(3)有毒氣體泄漏造成中毒和環境污染。
5.葯品類毒性事故
這類事故主要表現在:
(1)違反操作規程,將食物帶進有毒的實驗室,造成食物中毒;
(2)配置或使用有毒試劑時,不在通風櫃中操作,造成人體、皮膚吸收,引起慢性中毒;
(3)設備設施老化,存在故障或缺陷,造成有毒物質泄漏或有毒氣體排放不暢,釀成中毒;
(4)有毒試劑不經減毒處理排放,從而引起環境污染。
實驗室安全管理對策
1.健全實驗室安全管理機構,明確管理責任
實驗室由於專業不同、門類不同,需要有專門的機構負責實驗室安全方面的管理。從上至下要建立實驗室的安全管理體系,有明確的安全管理層次和安全職責。
2.重視安全基礎性工作,加強安全標准化建設
實驗室安全的基礎性工作是大力加強安全標准化實驗室建設。著重從以下四個方面展開:
(1)實驗室安全運行組織管理標准化。主要是制定以實驗室安全運行為目標的實驗室安全管理全過程的各項詳細的、可操作的管理標准。
(2)實驗室安全條件標准化。主要是保證實驗室房屋及水、電、氣等管線設施規范,實驗室設備及各種附件完好,實驗室現場布置合理、通道暢通,實驗室安全標准齊全、醒目直觀。實驗室安全防護設施與報警裝置齊全可靠。
(3)實驗室安全操作標准化。主要針對各實驗室的單個實驗或高檔儀器設備制定操作程序和管理規范,實現標准和規范化操作。
(4)實驗室安全教育制度化。定期進行實驗室的必要安全教育工作,做到「未雨綢繆,防患於未然」。同時做好實驗室安全通報工作。
3.加大實驗室安全設施的投入,提高安全系數
對現有的實驗室在防火、防爆、防毒、防盜、防輻射、防傳染等安全設施方面加大投資力度,根據實驗室危險因素的具體情況,更新、改造、配備必要的勞動保護設施和用品,安裝必要的實驗消防、通風、防爆設施,以期及早發現隱患,杜絕事故發生。
4.加強實驗室安全教育,進行安全培訓
安全教育是防止事故發生的預防性工作。實驗室管理層要充分重視實驗室安全教育工作,制定安全教育制度和長期的安全教育培訓規劃,加大實驗室安全教育的投入,定期組織進入實驗室工作的教師和對學生進行系統安全技術知識學習的培訓,強化安全意識,做好安全管理工作。SLD中檢實驗室技術建議應開設安全教育網頁,開辟安全教育專欄,定期組織安全教育講座,進行一些滅火、自救的演習,不斷提高有關人員的安全技術水平,熟練掌握事故應急處理方法,使每一個在實驗室工作和學習的人員都具備處置突發事件的能力。
小結
這是從實驗室的技術和管理方面,從人員方面看多是由於化學知識匱乏、操作不規范、安全意識缺乏等原因造成,作為實驗室管理人員,首先要規劃好實驗室分析人員的素質培訓問題,因為實驗室是「以人為本」的實驗室,不管是先進實驗室安全意識的培養、實驗技能的掌握還是儀器操作、維護保養的培訓,都能更好的避免安全事故的發生和確保實驗室工作的安全運行。
『肆』 用木炭代替紅磷測空氣中氧氣的含量,實驗裝置如圖,該如何改進實驗方案
磷燃燒後產物是固體,而木炭燃燒就是CO2,是氣體,故改進措施是在集氣瓶里裝入適量NaOH等把CO2吸收掉!這樣氧氣體積就可以被檢測出了,當然集氣瓶最好標上刻度,做好標記。
『伍』 化學題目中問及「實驗裝置中的不足,並要求進行改進」時。答題思路是什麼可以從哪些方面入手
要看是什麼實驗,如果有關氣體的可以看其是否採取防倒吸裝置,若是有版害氣體則需要尾氣處理權裝置,看看有沒有。
有的實驗是缺少溫度計或者玻璃棒之類的,只要多做做不同類型的實驗題多看看就會自然的明白題意的。
希望能幫到你,
『陸』 大學物理實驗中某個實驗的改進方法
實驗內容及方法的改進(冰的溶解熱實驗)(如果需要的話發你郵箱,有些圖片)
(一)、實驗裝置的改進
1本實驗的原裝置圖如右圖所示:
1.1對實驗器材存在問題的分析與思考
實驗過程中對本裝置的觀察分析與應用,使我對此裝置的優缺點有了深入了解。該裝置原理簡易明了,在此次實驗中為一近似的量熱孤立系統。在實驗的實際操作過程中,有一步驟卻給同學們帶來極大的不便,從而也會因個別同學不留心操作不夠規范而造成較大的誤差。
仔細觀察該裝置後不難發現,該裝置若想與外界沒有熱量交換則必須蓋子密封性絕熱性良好,於是在絕熱蓋部分與瓶子十分緊湊,這就對本實驗的操作造成了不利影響。
1.2實驗器材的主要缺陷
實驗中很重要的一步是放入冰塊,然後立即記錄15秒後的數據。其不利因素可分為兩個方面:其一是十五秒內要把冰塊放入杯中並蓋好瓶塞,時間太過於緊迫,很難在如此短的時間內完成,因此記錄數據時已經過了十五秒,造成記錄數據不準確,最終繪圖時誤差也比較大。另一方面為放冰塊時杯中熱水的溫度仍舊高於室溫,如此大幅度地打開杯子蓋子會造成杯中熱量的散失,對流現象明顯,孤立系統很難再滿足條件。
2改進後的裝置圖如下(為表示出瓶蓋的翻轉,選擇了兩個方向的視圖):
2.1改進構想
原實驗裝置的不足之處主要在於蓋子打開放冰時散熱以及打開時不方便,對此部分做出改進:將杯蓋改裝成繞中軸旋的蓋子,然後在邊緣加一橡膠圈起固定作用。此種改進方法近似於翻蓋式的垃圾桶,投冰時免去了手動打開合上蓋子的過程,大大縮短了操作時間和此過程中的熱量散失。
2.2改進後的思考
該實驗裝置改進後的確克服了原來的一些缺陷與不足,但也存在一些小的問題值得思考。比如裝置的密封性要得到保證等。改進後的裝置也要盡量使用絕熱性良好的材料,盡可能地減少散熱。
(二)、實驗原理和數據處理的改進
1.採用環境溫度的水溶解冰
系統的溫度始終低於環境溫度,系統只從環境中吸熱,因吸熱造成終溫偏高,為此做散熱修正。
修正方法:先做出冰溶解曲線得到實測終溫,然後做系統吸熱升溫曲線,升溫曲線為斜率很小的直線,將直線延長與縱軸相交,交點處的溫度就是修正後的終溫。
採用環境溫度的水後,冰的溶解速率降低,溶解過程變慢,慢過程的對測溫的准確度是有利的。但較長時間得內系吸收的熱量不可忽視。系統吸收的熱量
按照吸熱升溫曲線可求出系統的散熱常數k,由牛頓冷卻定律,
散熱常數R很小,溶解的過程中近似地認為k不變。因吸熱溫度升高
( 為修正後的終溫)
2.溶解過程中不進行攪拌
攪拌過程破壞了溶解的平衡,並且由於是低溫溶解,該溶解過程比較慢,攪拌使溶解過程起伏,所以不進行攪拌測出的溫度即為比較准確的平衡時溫度了。
『柒』 為了使水蒸氣的冷凝更好你認為應對實驗裝置做哪些改進
先選擇一個質量好的疏水閥,保證不漏氣,排出的冷凝水由於溫度高,會有小量閃蒸蒸汽產生,做一個管式的冷卻器將其冷卻,冷凝效果就相當OK了。
『捌』 某同學設計如圖所示的實驗裝置,(1)該裝置存在的一個主要問題______;你的改進方法是______.(2)實驗
(1)由於一氧化碳有來毒源,直接排放到空氣中會造成空氣污染.所以,該裝置存在的一個主要問題是:缺少尾氣處理裝置;改進方法是:在裝置的後面加一個點燃的酒精燈.
(2)由於一氧化碳與空氣的混合物氣體在點燃時會發生爆炸.所以,實驗開始時,先通入一氧化碳,然後給氧化銅加熱.
(3)在加熱的條件下,一氧化碳能與氧化銅反應生成了銅和二氧化碳.所以.圖中A處能觀察到的實驗現象是:黑色的氧化銅逐漸變成紅色.發生反應的化學方程式為:CuO+CO
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