初中化学数字化实验

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工作原理：
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
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在中学化学实验教学中常用的传感器有以 下一些传感器。
(1)温度传感器
数字温度计
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(2)电导率传感器
电导率计
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（4）压力传感器
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（5）电压、电流传感器
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（6）CO2传感器
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（7）溶解氧传感器
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（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 能的综合理科实验系统。
它把实验过程中的物理信号转变为数字信 号输出，全程跟踪实验过程中的数据变化 并以多种形式显示实验结果。
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外接传感器连 接端口
端口4端口3 端口2端口1
计算机连线 端口
AC/DC电源插 座接口
“开机”、 “关机”按钮
溶液中离子浓度或种类的改变－可以 用电导率、或离子传感器测定单位时 间内电导率（或离子）的变化
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（三）系统软件介绍
实验数据处理程序：利用计算机强大的运算和 数据处理功能，能更好地把握实验的动态以及 对实验结果进行分析、推测，同时还可以通过 接口软件对掌上技术的硬件进行更加精确的操 作。
实时录像系统：将摄像头与计算机连接，可实 时地记录实验现象、将数据曲线与实验现象同 时呈现在计算机上，且记录的数据和拍摄的录 像都可以保存在计算机中，可以随时播放，再 现实验过程。
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它的工作原理如图所示，利用传感器把从 外部感应到的物理量通过电信号的形式传 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。
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传感器(探头)可根据需要测定的参数( 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
图2
系统配置
“→”或“←”可选择： “自动”、“手动”模 式。本实验设置 “工作
模式为“自动” .
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采样启动
样品采集 统计分析 打开文件 系统配置
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采样启动 样品采集 统计分析 打开文件 系统配置
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按“ESC”键返回 到开始的主界面。
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从开机状 态的图面 开始，移 动光标到 “采集器 设置”， 然后按
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准确：既可以用仪器或电脑自动收集数据， 又可又人工控制收集，实验数据可以准确到 0.5%，完全符合中学对实验数据准确度的 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、 气象等学科实验的定量探究研究。
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直观：手持技术可以以图像、图表等多种形 式动态实时地显示实验的变化过程。可以在 自己喜欢的一种显示方式中任意查看某一时 刻、某一段时间或整个过程的实验数据。
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二、手持技术的特点
便携：数据采集器和传感器都较小,实验时 在手掌上就可以操作，可随时随地地进行定 量实验探究活动。
实时：数据变化过程与实验过程同时进行， 与计算机连接，就能将显示变化过程的各种 形式同时演示出来，与微型摄像头连接，就 能将实验的整个操作过程演示出来并储存在 计算机的硬盘中，实验后可以重复演示。
“执行 “键（回 车键），
采样启动 样品采集 统计分析 打开文件 系统配置
（8）离子传感器
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（9）色度传感器
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传感器的选择依据
生成气体的反应－可以用压强传感器测定单 位时间内压强的变化
生成有色物质的反应－可以用色度传感器测 定单位时间内色度的变化
逐渐生成有色物质（或沉淀）——可以用光 强传感器测定单位时间内光强的变化
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伴随明显的热效应－可以用温度传感 器测定单位时间内温度的变化
初中化学数字化实验
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数字化化学实验室主要包括
实验室、手持技术仪器( 如数 据采集器与各类传感器) 、常规 实验仪器和计算机等。
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一、手持技术的概念与原理 二、手持技术的特点 三、手持技术使用方法介绍 四、手持技术在初中化学实验教学
中的应用示例
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一、手持技术的概念与原理
手持技术(Held Technology)顾名思义， 在掌上就可以操作的技术，因而又称 “掌上技术”，是一种常用的传感器技 术。它是由数据采集器、传感器和配套 的软件组成的、定量采集各种常见数据 并能与计算机连接的实验技术系统，由 于其体积较小，在手掌上就可以操作， 采集多种数据，故形象地称为手持技术 仪器。
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手持技术可以广泛应用于理科实验中，可以 方便而迅速地收集各类物理、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- 的浓度、相对湿度、心电图等。
是一套先进的便携式数据采集系统，可以利 用它对许多自然现象和科学实验进行探究性 学习。同时, 这些仪器的轻巧与便携还为学 生进行户外探究提供了可能。
液晶显示屏
“前进”、 “后退”按 钮
“退出”按 钮
“执行”按 钮
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能与计算机连接，完成各种后期处理 的实验技术系统。将手持技术与网络 技术整合构成的现代科学实验室成为 “掌上实验室”。
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（二）传感器介绍
传感器： 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。 或传感器是一种能把物理量或化学量转 变成便于利用的电信号的器件。
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三、手持技术使用方法介绍
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1、数据采集器使用方法
(1）开机 按下数据采集
器面板上的 “开机”(ON） 按键，采集器 首先进行自检， 然后显示主菜 单（如右图）
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设置数据采集器的工作模式
从开机状态的图面开始
按数据采集器上的“→” 键到“系统配置”,按 “回车”键进入“系统 配置” ，根据需要按
数据采集器主要用于采集并储存实验数 据
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将计算机与手持技术仪器联用时, 传感 器可以精确地测量与传递实验中所测定 的各种实验参数，所得实验数据将通过 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的形式呈 现, 并进行分析处理。
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例如将温度传感器与 pH 传感器置于盛 有少量水的烧杯中, 随着固体氢氧化钠 固体的加入, 计算机屏幕上将分别出现 两条逐渐上升的实验曲线, 并且在表格 中实时显示温度与 pH 值的变化数据。 可见, 利用基于计算机的化学实验, 能 使传统教学中的定性实验得以量化验证。