传感器技术在中学化学教学中的应用.ppt

GQY数字实验室应用实例 经典案例 向明中学——匀变速直线运动 市西中学—电源电动势与内阻的测量 晋元中学—波意尔定律 公开课支持 大同中学——查理定律 南洋中学——酸碱中和滴定 第一中学：直线运动 广州培训会 青岛十五中培训会 山东泰安数字化培训会 教育部新技术实用技能培训班 温州二十三中培训 上海市科协培训活动 培训活动 Thanks! * 就研究公共危机的特点和规律总结应急事件处置方面的案例和经验，从理论和实践的结合上 * 传感器技术在中学化学教学中的应用 传感器的认识 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。 测量环境 信号检出器 被测信号 放大变换 输出 信号检测 信号处理 传感器介绍 传感器介绍图-1 部分生化传感器介绍 数字化实验室概述 部分常规教学仪器 数字化教学实验系统 + + 图形数据采集器 传感器 周边实验设备 数字化探究实验室构成 数字化探究实验室构成（模式一） 数字化探究实验室构成（模式二） 数字化探究实验室构成 数字化探究实验室构成 设计理念 图形数据采集器介绍 图形数据采集器介绍 学生主机 八键操作，简单易学：上、下、左、右、确定、退出、重起、电源开关； 自带显示：有助于学生查看脱离电脑查看实时数据； 存储查询：学生主机可以存储学生实验数据，并能随时查询学生的实验数据； 网络传输：学生主机自带网络接口，可以方便的与教师用电脑组成网络； 自我更新：学生主机可以更新程序，实现必威体育精装版的功能； 电池供电：使学生走出课堂实验成为可能。 数据采集器特点 数据采集器 GQY的DAS-5104D型数据采集器，提供4个并行的传感器数字接口，传感器自动识别; 具备USB接口，即可以与电脑连接传输数据，也可以通过电脑的USB提供数据采集器的电源; 采样速率达到30μS，四路并行传输速率达到40K。 数据采集器特点 软件介绍 数字化探究实验室的概念 传感器的应用特点 传感器给中学实验带来变化 ——提高实验过程效率 实验简单、快捷 验证了溶液离子反应的实质 例：探究稀硫酸与氢氧化钡溶液过程中的电导率变化 ——填补了传统实验对动态、 微小信号、暂态信号测量的空白 传感器给中学实验带来的变化 传统实验：传统做法中使用指示剂来指示滴定终点，误差很大，而且也很难根据根据新课标的要求绘制出酸碱中和滴定的曲线； 操作过程复杂，难以实现连续观察 例：绘制酸碱中和滴定曲线 数字化实验所用的器材：pH传感器、数据采集器、光电门传感器、滴定计数附件等 使用pH传感器监测混合溶液在滴定过程中pH的变化情况，同时借助滴定计数附件能方便的读出混合溶液的体积，借助计算机以图像形式显示出来，即可直接得到酸碱中和滴定pH与体积相关的曲线。 pH传感器 连续变化的测量和微小数据量变化的测量是传感器的长处 例：绘制酸碱中和滴定曲线 滴定突跃 指示终点 酸碱中和滴定曲线 从导数曲线中可以确定出严格意义的滴定终点，提高实验的精确性和准确性 酸碱中和反应过程中微弱的热量变化与pH的变化 例：酸碱中和反应中反应热的测量 认识滴定过程的“突跃”是客观存在的。 酸碱指示剂的变色点不是反应终点，通过滴定曲线可以发现，变色点附近pH变化显著，虽然滴定终点pH不等于7，但引起的实验误差并不大，这也是酸碱中和滴定这一分析方法的科学性和准确性得以保证的原因所在。 对于“食醋总酸量的测定”、“水果总酸量的测定”这一类结合生活实际的探究活动，由于样品多带有颜色，给滴定终点的判断带来不便，因此一般要对样品进行稀释或脱色处理，而使用pH传感器可以避免溶液颜色的影响。 如果同时检测溶液的温度变化和pH变化，则可以同时得到温度曲线和滴定曲线，反应过程中的能量转换以及pH变化情况都得到体现。 如果对滴定曲线求导，得到导数曲线（如图），从导数曲线中可以确定出严格意义的滴定终点（导数曲线的极值点）。 实验结论 ——预测和假说更具方向性和指导性 传感器给中学实验带来的变化 盐酸滴定碳酸钠的过量反应，两次滴定突跃，揭示反应原理和本质 例：盐酸与碳酸钠的过量反应 碳酸钠滴定盐酸 相同物质之间的反应却拥有不同的反应历程？？ ——实验手段的多样化 传感器给中学实验带来的变化 例：食物中Fe3+的测量 1.灵敏度高 ； 2.测定快速、简便、准确； 3.干扰物质少 例：酵母菌发酵的实验和水果电池实验 从兴趣开始拓展探究问题的深度和广度 例：验