液氮温区演示实验的开发(2)

菜单

4.4.2实验结果 - 14 -

4.4.3实验结果分析与原因推测 - 14 -

4.5实验启示 - 15 -

5.液氮气化实验 - 16 -

5.1实验设计介绍 - 16 -

5.2实验器材的介绍 - 16 -

5.3实验操作以及结果分析 - 16 -

5.3.1实验操作步骤 - 16 -

5.3.2实验结果 - 16 -

5.3.3实验分析 - 17 -

5.4实验启示 - 17 -

6.小结 - 18 -

参考文献 - 19 -

致谢 - 19 -

1.研究背景

1.1低温物理介绍

低温物理，又叫低温学，是研究物体材料在低温下物理现象的一门物理学分枝，也包括极低温的获得和测量技术。一般状况下，低温是指低于液氮的温度（77K），而更多更重要的低温现象则发生在液氦的温度（4.2K）以下。通过开发和发展一些空气、氢气和氦气液化的技术，以及各种超低温技术的发展和应用，人们获得了极低温和超低温的实验条件。在低温下热力学、电磁学的性质均会发生十分巨大的改变。比如固体的比热容在某些温度下会发生突变；在足够低的温度下，原则上所有顺磁物质都可表现出铁磁性或反铁磁性(具体参考磁介质)；金属的导电性会明显提高，而半导体的导电性则会大大降低。这些现象均与低温下的量子力学效应有关。[1]

1.2初中阶段低温物理实验现状分析

当前初中阶段，对于低温物理实验的演示和操作不够重视，一般而言都是通过教师的口授活着讲解实验视频来进行传授，因此，学生对于低温物理实验只存在一定的认识，并没有形成真正的感性和理性的认识，例如气体的热胀冷缩，电阻随温度变化以及气压随温度变化等。这在一定条件下制约了学生对于低温物理的了解和物理实验操作技能的掌握。低温物理作为物理学的一门尖端学科，对于初中学生未来的发展以及对科学的认识有极其重要的作用，综上所述，现阶段在初中低温物理实验在初中的教学是有必要的，这对于激发学生的学习兴趣于动机，引起学生对于物理学的兴起都是有一定的帮助的。

1.3初中阶段低温物理演示实验开发的意义

在由陈志伟，陈秉承老师主编的《中学科学教学论》的第九章科学实验教学中提到初中科学实验的教学有助于学生理解，巩固和掌握知识，有助于培养学生的观察能力，分析问题和解决问题的能力，同时也有利于培养学生的学习兴趣和动机。[2]在课标中对于科学课程的性质的定义是一门以提高每位学生的科学素养为宗旨，以对科学本质的认识为基础的综合学科，开设这样一门课程是为了适应时代的发展和学生发展的需要，帮助学生从整体上认识自然和科学，升华对于科学的理解，为学生认识和适应未来不断变化的世界做好准备。[3]但是，现阶段的初中科学课堂可能并不具有科学实验所需要的仪器，所以我们需要改进和简化一些实验器具，以便在初中科学课堂中进行实验演示。

在当今的初中科学中，几乎没有对于低温物理实验的演示开发，学生们对于低温的概念，以及在低温条件下实验，比如马德堡半球，气体的热胀冷缩等都是比较模糊的，甚至只是机械的去背诵知识点，并没有形成感性和理性的认识，因此，现阶段开发初中物理低温演示实验是有必要的。