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試驗(yàn)現(xiàn)象及試件破壞形態(tài)分析
1直接拔出試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期,鋼筋應(yīng)變和加載端鋼筋滑移量均勻增長(zhǎng),自由端無(wú)滑移。荷載繼續(xù)增加,裂縫在加載端出現(xiàn)且迅速向自由端擴(kuò)展,自由端鋼筋開(kāi)始產(chǎn)生滑移,但其滑移增長(zhǎng)速度比加載端慢,鋼筋應(yīng)變快速增大。當(dāng)接近破壞荷載時(shí),加載端和自由端鋼筋滑移增長(zhǎng)速度均較大;鋼筋應(yīng)變急速增大,甚至加載端鋼筋應(yīng)變超出測(cè)試范圍。試件最終發(fā)生兩種黏結(jié)破壞形式(圖5):1)試件C的黏結(jié)破壞形式為鋼筋拔出破壞(破壞時(shí)荷載開(kāi)始緩慢減小,自由端和加載端滑移量急速增長(zhǎng));2)其余試件黏結(jié)破壞形式為混凝土劈裂破壞(破壞時(shí)混凝土出現(xiàn)裂縫且裂縫迅速發(fā)展,荷載急劇減小,混凝土喪失對(duì)鋼筋的環(huán)向約束作用)。
2梁式試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期,跨中撓度隨荷載增加而緩慢增大,加載端鋼筋出現(xiàn)滑移而自由端鋼筋無(wú)滑移。荷載增加至(0.2~0.3)Pu(Pu為破壞荷載)時(shí),梁底面開(kāi)始出現(xiàn)微小的橫向裂縫,逐漸從底面向上發(fā)展,梁底面出現(xiàn)少量的混凝土剝落。荷載增加至(0.4~0.5)Pu時(shí),自由端鋼筋開(kāi)始出現(xiàn)滑移,梁底中部出現(xiàn)1條較為明顯的縱向裂縫。隨著荷載增大,縱向裂縫開(kāi)始分叉并與橫向裂縫貫通。當(dāng)荷載達(dá)到Pu時(shí),底面縱向裂縫急劇增寬,周圍出現(xiàn)大量的分支裂縫,加載端在測(cè)試筋上表面,從試件剝落出一個(gè)扇面形混凝土凹坑。各試件的破壞形態(tài)基本類似,圖6給出了各試件的黏結(jié)破壞形態(tài)。
試驗(yàn)結(jié)果及分析
1直接拔出試件試驗(yàn)結(jié)果
1)平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線
圖7給出了直接拔出試件平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線。其中,平均黏結(jié)應(yīng)力σ可用式(1)求得。從圖7中可以看出:1)各試件平均黏結(jié)應(yīng)力σ-滑移s曲線形狀相似。加載初期,加載端鋼筋滑移量不斷增加而自由端鋼筋沒(méi)有產(chǎn)生滑移;荷載繼續(xù)增加,自由端鋼筋開(kāi)始滑移,但自由端鋼筋滑移增長(zhǎng)速度慢于加載端鋼筋滑移;達(dá)到破壞荷載時(shí),加載端和自由端鋼筋滑移值均急劇增大。2)對(duì)比圖7a~7d可知,粉煤灰摻量越大,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下產(chǎn)生的加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí),粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%直接拔出試件加載端鋼筋滑移量分別為0.84mm、0.78mm、0.69mm、0.50mm,而自由端鋼筋滑移量分別為0.17mm、0.14mm、0.13mm、0.11mm。因此適量加入粉煤灰有利于混凝土的黏結(jié)性能。3)對(duì)比圖7c、7e和7f可知,混凝土強(qiáng)度越高,自由端鋼筋開(kāi)始滑移時(shí)的荷載越大,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、1MPa、7MPa時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30、C40、C50直接拔出試件的自由端鋼筋開(kāi)始滑移。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30、C40、C50直接拔出試件的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.58mm、0.51mm,而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm、0.10mm。4)對(duì)比圖7c、7g可知,與鋼筋直徑為16mm的試件A2-16Ⅱ相比,鋼筋直徑為25mm的試件A2-25的加載端和自由端鋼筋滑移增長(zhǎng)更快,破壞時(shí)加載端和自由端鋼筋滑移量更小。5)對(duì)比圖7c、7h可知,與配置HRB335級(jí)鋼筋的試件A2-16Ⅱ相比,配置HRB400級(jí)鋼筋的試件A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開(kāi)始滑移時(shí)的荷載更大,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移更小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、9MPa時(shí),試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開(kāi)始滑移;當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí),試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.43mm,而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm。由此可見(jiàn),HRB400級(jí)鋼的黏結(jié)性能優(yōu)于HRB335級(jí)鋼。
2)鋼筋應(yīng)變隨黏結(jié)長(zhǎng)度的分布
圖8給出了試件在不同鋼筋應(yīng)力下的鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線。其中,鋼筋應(yīng)力σs可按式(2)計(jì)算。從圖8可以看出:1)各試件鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線形狀相似。隨著荷載增大,黏結(jié)區(qū)各測(cè)點(diǎn)鋼筋應(yīng)變均相應(yīng)增大;加載端的鋼筋應(yīng)變?cè)龃笏俣容^快,而自由端鋼筋應(yīng)變變化不大。2)對(duì)比圖8a~8d可知,隨著粉煤灰摻量的增加,相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值減小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時(shí),粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件加載端鋼筋應(yīng)變值分別為1620×10-6(σs=104.2MPa)、1410×10-6(σs=100.9MPa)、1380×10-6(σs=101.2MPa)、1370×10-6(σs=98.5MPa)。摻20%粉煤灰的混凝土鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線更均勻平滑,近似線性關(guān)系。3)對(duì)比圖8c、8e和圖8f可知,隨著混凝土強(qiáng)度的增大,鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線由直線向凸向曲線轉(zhuǎn)變,相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值增大。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時(shí),混凝土強(qiáng)度C30、C40、C50試件加載端鋼筋應(yīng)變值為1380×10-6(σs=101.2MPa)、1490×10-6(σs=105MPa)、1510×10-6(σs=105MPa)。4)對(duì)比圖8c、8g可知,與鋼筋直徑16mm的試件A2-16Ⅱ相比,相同鋼筋應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的試件A2-25加載端鋼筋應(yīng)變更小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為45MPa時(shí),試件A2-16Ⅱ、A2-25加載端鋼筋應(yīng)變分別為750×10-6(σs=44.4MPa)、736×10-6(σs=44.9MPa)。5)對(duì)比圖8c、8h可知,配置HRB335級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅱ鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線接近直線,而配置HRB400級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅲ鋼筋應(yīng)變分布曲線呈現(xiàn)凸向。與試件A2-16Ⅱ相比,相同鋼筋應(yīng)力下試件A2-16Ⅲ加載端和自由端鋼筋應(yīng)變更小;試件A2-16Ⅲ的鋼筋應(yīng)變分布曲線在測(cè)點(diǎn)1~4黏結(jié)區(qū)間內(nèi)增長(zhǎng)較大,其余黏結(jié)長(zhǎng)度內(nèi)應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)較小,可見(jiàn)HRB400級(jí)鋼筋所需的黏結(jié)長(zhǎng)度小于HRB335級(jí)筋鋼。
3)黏結(jié)應(yīng)力隨黏結(jié)長(zhǎng)度的分布
根據(jù)圖8鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布情況,參考文獻(xiàn)[6]黏結(jié)應(yīng)力計(jì)算方法,可求出直接拔出試件不同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力σ沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線,結(jié)果見(jiàn)圖9。從圖9可以看出:各試件黏結(jié)應(yīng)力沿黏結(jié)長(zhǎng)度的分布曲線形狀相似,均呈單峰形。隨著荷載增大,黏結(jié)區(qū)各測(cè)點(diǎn)黏結(jié)應(yīng)力均有增長(zhǎng),黏結(jié)區(qū)中部應(yīng)力增長(zhǎng)最快。2)對(duì)比圖9a~9d可知,隨著粉煤灰摻量的增加,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值減小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為5.0MPa時(shí),粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件黏結(jié)應(yīng)力峰值為25.1MPa(σ=4.8MPa)、19.2MPa(σ=5.1MPa)、18.7MPa(σ=5.1MPa)、16.4MPa(σ=4.8MPa)。3)對(duì)比圖9c、9e和9f可知,隨著混凝土強(qiáng)度的增大,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值增大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為4.0MPa時(shí),混凝土強(qiáng)度C30、C40、C50試件黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為12MPa(σ=9MPa)、15.1MPa(σ=9MPa)、15.3MPa(σ=4.0MPa)。4)對(duì)比圖9c、9g可知,與鋼筋直徑16mm的拉拔試件A2-16Ⅱ相比,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的拉拔試件A2-25的黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時(shí),試件A2-16Ⅱ、A2-25黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為10.2MPa(σ=0MPa)、12MPa(σ=1MPa)。5)對(duì)比圖9c、9h可知,與配置HRB335級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅱ相比,相同平均黏結(jié)應(yīng)力下配置HRB400級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時(shí),試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值為10.2MPa(σ=0MPa)、15.2MPa(σ=1MPa)。
2梁式試件試驗(yàn)結(jié)果
1)鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線
圖10給出了梁式試件測(cè)試鋼筋應(yīng)力σs-跨中撓度δ關(guān)系曲線。從圖10可以看出:3個(gè)梁式試件測(cè)試鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線接近;加載初期由于試驗(yàn)裝置空隙的存在,在較小的荷載作用下可能產(chǎn)生較大的跨中撓度;待試驗(yàn)裝置空隙消除后,跨中撓度隨著荷載的增大近似呈線性增長(zhǎng);當(dāng)自由端鋼筋發(fā)生滑移后,鋼筋應(yīng)力增長(zhǎng)速度減慢,而跨中撓度快速增大;加載至破壞荷載后,鋼筋應(yīng)力減小而跨中撓度繼續(xù)增大。
2)平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系曲線
圖11給出了梁式試件平均黏結(jié)應(yīng)力σ-滑移s關(guān)系曲線。從圖11可以看出:3個(gè)梁式試件測(cè)試筋平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系曲線接近;加載初期,加載端鋼筋即出現(xiàn)滑移,且滑移值隨荷載近似呈線性發(fā)展,而自由端鋼筋無(wú)滑移。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力加載至5MPa左右,自由端鋼筋開(kāi)始滑移,其中一個(gè)自由端鋼筋滑移隨荷載增長(zhǎng)較快而另一個(gè)自由端鋼筋滑移至0.4mm左右后不再增長(zhǎng),而加載端鋼筋滑移增長(zhǎng)速度顯著加快,不再與荷載成線性比例增長(zhǎng);加載至破壞荷載后,荷載開(kāi)始下降,而加載端和自由端鋼筋滑移量均急速增大。
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),可以探究自己還未認(rèn)知的世界,學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。探究性教學(xué),就是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,從學(xué)科領(lǐng)域或從社會(huì)生活中選擇和確定研究主題,創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的情境,通過(guò)學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,對(duì)可能的答案作出假設(shè)與猜想,并設(shè)計(jì)方案,通過(guò)實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、收集證據(jù),對(duì)獲得的信息進(jìn)行處理,得出初步結(jié)論;學(xué)生通過(guò)收集和處理信息、表達(dá)與交流等活動(dòng),獲得知識(shí)、技能、方法、態(tài)度特別是創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力等方面的發(fā)展的一種教學(xué)模式。如何在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開(kāi)展創(chuàng)新教育,拓展學(xué)生的創(chuàng)造力,這是化學(xué)教育面向現(xiàn)代化的重要課題。
一、充分利用和發(fā)掘教材資源,發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)
1、在實(shí)驗(yàn)中探索新知識(shí)
創(chuàng)新意識(shí)是使學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造行為的心理動(dòng)機(jī)。作為智力正常的學(xué)生,一般都具有創(chuàng)新和創(chuàng)造的潛能。教師應(yīng)具有保護(hù)學(xué)生創(chuàng)新心理和創(chuàng)新精神的意識(shí)。如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,因材施教,拓寬實(shí)驗(yàn)思路,使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有趣味性、探索性和綜合性,以滿足學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、求新的心理特點(diǎn),支持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中萌發(fā)的創(chuàng)新意識(shí),鼓勵(lì)他們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋举|(zhì)。例如:在學(xué)習(xí)了O2氣體的實(shí)驗(yàn)室制取的方法之后,我們?cè)趯W(xué)習(xí)制取CO2的實(shí)驗(yàn)中,可以對(duì)二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下的設(shè)問(wèn):(1)制取O2的裝置有什么特點(diǎn)?是否可以用來(lái)制取CO2?(2)制取一種氣體,我們需要了解哪些知識(shí)?(3)如果實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有稀鹽酸,可不可以用硫酸代替?(4)若沒(méi)有碳酸鈣該用什么藥品代替?經(jīng)過(guò)動(dòng)手、動(dòng)腦,不僅提高了學(xué)習(xí)興趣,鞏固了所學(xué)知識(shí),同時(shí)培養(yǎng)了獨(dú)立思維能力。
2、變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
為了提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力,在演示實(shí)驗(yàn)中,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,使之變?yōu)樘骄啃?、設(shè)計(jì)型、科研型的實(shí)驗(yàn)。例如:在關(guān)于溶液的導(dǎo)電性演示實(shí)驗(yàn)中,教師可以給出所需的藥品和儀器,然后讓學(xué)生自擬一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證物質(zhì)的導(dǎo)電性。教學(xué)中我們可以這樣安排:(1)學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案。(2)學(xué)生詳細(xì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程。(3)師生討論、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中,獨(dú)立探索、研究,雖然時(shí)間可能長(zhǎng)一些,但在操作中提高了他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力,通過(guò)解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑難問(wèn)題,提高了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的能力。
二、注重對(duì)實(shí)驗(yàn)的探究,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新
探究的目的是使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)樘骄啃缘闹鲃?dòng)求知,這是學(xué)習(xí)過(guò)程的一種質(zhì)的突破與飛躍。探究式教學(xué)要體現(xiàn)以學(xué)生為主體,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,給學(xué)生主動(dòng)探究、自主學(xué)習(xí)的空間,為學(xué)生提供動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì),促使學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑、探索求解的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),并將化學(xué)學(xué)科的各部分知識(shí)、技能、技巧相互滲透、融會(huì)貫通。
以教材“燃燒的條件”為例,在教學(xué)中我們可以按以下步驟進(jìn)行:
1、提出問(wèn)題
燃燒是日常生活中最為常見(jiàn)的一種現(xiàn)象。那么應(yīng)具備哪些條件才能燃燒呢?
2、提出假設(shè)
由于學(xué)生對(duì)燃燒這一現(xiàn)象非常熟悉,聯(lián)系到學(xué)生的實(shí)際情況,紛紛猜想問(wèn)題的答案,主要有以下幾種:
猜想1:要有可以燃燒的物質(zhì)(可燃物)。
猜想2:要有氧氣。
猜想3:要達(dá)到一定的溫度。
在學(xué)生提出各種猜想后,教師再引導(dǎo)學(xué)生在猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下合理的假設(shè)。
假設(shè)1:三個(gè)條件只需滿足其一就能燃燒。
假設(shè)2:三個(gè)條件要同時(shí)滿足才能燃燒。
假設(shè)3:滿足三個(gè)條件中的兩個(gè)就能燃燒。
3、制訂計(jì)劃,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
讓學(xué)生制訂詳細(xì)的探究計(jì)劃,就上述的猜想與假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,教師在實(shí)驗(yàn)中給予一定的指導(dǎo)。
實(shí)驗(yàn)一:在500ml的燒杯中注入400ml熱水,放入一小塊白磷,在燒杯上蓋一塊薄銅片,銅片上一端放一小堆干燥的紅磷,另一端放一小塊已用濾紙吸干表面水分的白磷,觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象:薄銅片上的白磷燃燒,而薄銅片上的紅磷與熱水中的白磷沒(méi)有燃燒。
實(shí)驗(yàn)二:用導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)上述熱水中的白磷,通入少量的氧氣,觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象:熱水中的白磷燃燒起來(lái)。
4、解釋與結(jié)論
要求學(xué)生對(duì)所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),從實(shí)驗(yàn)所得到的事實(shí)可以證明,燃燒的條件是:①氧氣(或空氣)。②溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。③可燃物。這三個(gè)條件應(yīng)同時(shí)滿足,缺一不可。
三、注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的探究性
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究不僅能讓學(xué)生獲得知識(shí),學(xué)到技能,更重要的是讓學(xué)生學(xué)到科學(xué)方法和受到科學(xué)思維的訓(xùn)練,養(yǎng)成科學(xué)精神和良好品德,發(fā)展學(xué)習(xí)的興趣。這樣在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,盡量發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的探究本性,讓學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的趣味,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;讓學(xué)生體驗(yàn)、理解科學(xué)探究的方法和過(guò)程,豐富學(xué)生探究活動(dòng)的親身經(jīng)歷,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
四、精心設(shè)計(jì)探究性習(xí)題,提高學(xué)生探究思維能力
選擇好的探究性習(xí)題,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生探究性思維能力可以說(shuō)具有十分重要的作用,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方面的探究性學(xué)習(xí)會(huì)占據(jù)大量的時(shí)間,而且會(huì)受到一些客觀條件的限制,而習(xí)題只需要利用大腦的思維,避開(kāi)實(shí)驗(yàn)條件,利用已有的知識(shí),在大腦里形成探究步驟,在大腦里比較分析各種可能情況的利與弊,從而得到正確的結(jié)論。
例如:某課外活動(dòng)小組在一次探究實(shí)驗(yàn)中,將一種金屬投入盛有水的容器中,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)劇烈并有大量氣體生成。請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探討下列問(wèn)題:
(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí)推測(cè)該氣體可能是什么氣體,并簡(jiǎn)述推測(cè)理由。
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)室;廢棄物;環(huán)境污染;治理
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)各類實(shí)驗(yàn)室的需求越來(lái)越多,各學(xué)科的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、各學(xué)校、各系統(tǒng)內(nèi)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室層出不窮。從實(shí)驗(yàn)室的分布來(lái)看,主要集中在學(xué)校(包括各高等院校和中學(xué)學(xué)校)、科研機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和企業(yè)中的檢驗(yàn)研究部門。企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的污染問(wèn)題可歸納為企業(yè)的環(huán)保問(wèn)題,易于被各級(jí)部門重視,企業(yè)在處理自身的環(huán)保問(wèn)題時(shí),污染問(wèn)題也得到相應(yīng)的處理。而各類實(shí)驗(yàn)室多為相對(duì)獨(dú)立的行政單位,區(qū)域分散,單個(gè)污染少,易于被忽視。
我國(guó)目前擁有各類高等院校1100所(1999年統(tǒng)計(jì)數(shù)字),普通高中1.5萬(wàn)所,初中6.3所??蒲性核?、質(zhì)檢、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)林等各級(jí)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)近20000余個(gè),已成為一個(gè)龐大的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是一類典型的小型污染源,建設(shè)的越多,污染的越大。這些實(shí)驗(yàn)室,尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境的危害特別大,因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)室的下水道與居民的下水道相通,污染物通過(guò)下水道形成交叉污染,最后流入河中或者滲入地下,其危害不可估量??茖W(xué)工作者或者未來(lái)的科學(xué)工作者成了環(huán)境的污染者,令人十分遺憾。環(huán)境保護(hù)是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的大戰(zhàn)略。在環(huán)保面前人人平等,必須本著“誰(shuí)污染環(huán)境,誰(shuí)負(fù)責(zé)處理”的原則貫徹執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)室的成本核算和對(duì)外收費(fèi)都應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保費(fèi)用在內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)室的污染源種類復(fù)雜,品種多,毒害大,應(yīng)根據(jù)具體情況,分別制訂處理方案。
1實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染種類及危害[1]
1.1按污染性質(zhì)分
1.1.1化學(xué)污染
化學(xué)污染包括有機(jī)物污染和無(wú)機(jī)物污染。有機(jī)物污染主要是有機(jī)試劑污染和有機(jī)樣品污染。在大多數(shù)情況下,實(shí)驗(yàn)室中的有機(jī)試劑并不直接參與發(fā)生反應(yīng),僅僅起溶劑作用,因此消耗的有機(jī)試劑以各種形式排放到周邊的環(huán)境中,排放總量大致就相當(dāng)于試劑的消耗量。日復(fù)一日,年復(fù)一年,排放量十分可觀。有機(jī)樣品污染包括一些劇毒的有機(jī)樣品,如農(nóng)藥、苯并(α)芘、黃曲霉毒素、亞硝胺等。無(wú)機(jī)物污染有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的污染,重金屬污染,氰化物污染等。其中汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬的毒性不僅強(qiáng),且有在人體中有蓄積性。
1.1.2生物性污染
生物污染包括生物廢棄物污染和生物細(xì)菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本,如血液、尿、糞便、痰液和嘔吐物等;檢驗(yàn)用品,如實(shí)驗(yàn)器材、細(xì)菌培養(yǎng)基和細(xì)菌陽(yáng)性標(biāo)本等。開(kāi)展生物性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室會(huì)產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基,如未經(jīng)適當(dāng)?shù)臏缇幚矶苯油馀?,?huì)造成嚴(yán)重后果。生物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)備設(shè)計(jì)不完善或?qū)嶒?yàn)過(guò)程個(gè)人安全保護(hù)漏洞,會(huì)使生物細(xì)菌毒素?cái)U(kuò)散傳播,帶來(lái)污染,甚至帶來(lái)嚴(yán)重不良后果。2003年非典流行肆虐后,許多生物實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對(duì)SAS病毒的研究,之后報(bào)道的非典感染者,多是科研工作者在實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)被感染的。
1.1.3放射性污染物
放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標(biāo)記物、放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液等。
1.3按污染物形態(tài)分
1.3.1廢水
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項(xiàng)目都不同程度存在著廢水污染問(wèn)題。這些廢水中成分包羅萬(wàn)象,包括最常見(jiàn)的有機(jī)物、重金屬離子和有害微生物等及相對(duì)少見(jiàn)的氰化物、細(xì)菌毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。
1.3.2廢氣
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣包括試劑和樣品的揮發(fā)物、分析過(guò)程中間產(chǎn)物、泄漏和排空的標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣等。通常實(shí)驗(yàn)室中直接產(chǎn)生有毒、有害氣體的實(shí)驗(yàn)都要求在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行,這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護(hù)分析人員健康安全的有效辦法,但也直接污染了環(huán)境空氣。實(shí)驗(yàn)室廢氣包括酸霧、甲醛、苯系物、各種有機(jī)溶劑等常見(jiàn)污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物。
1.3.3固體廢物
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實(shí)驗(yàn)用品(如玻璃器皿、紗布)、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜,涵蓋各類化學(xué)、生物污染物,尤其是不少過(guò)期失效的化學(xué)試劑,處理稍有不慎,很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。
2對(duì)實(shí)驗(yàn)室污染物的處理辦法
為防止實(shí)驗(yàn)室的污染擴(kuò)散,污染物的一般處理原則為:分類收集、存放,分別集中處理。盡可能采用廢物回收以及固化、焚燒處理,在實(shí)際工作中選擇合適的方法進(jìn)行檢測(cè),盡可能減少?gòu)U物量、減少污染。廢棄物排放應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.1化學(xué)類廢物
一般的有毒氣體可通過(guò)通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道,經(jīng)空氣稀釋排出。大量的有毒氣體必須通過(guò)與氧充分燃燒或吸收處理后才能排放。
廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性選擇合適的容器和存放地點(diǎn),通過(guò)密閉容器存放,不可混合貯存,容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類、貯存時(shí)間,定期處理。一般廢液可通過(guò)酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理后排放,有機(jī)溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行回收。
2.1.1含汞廢液的處理
排放標(biāo)準(zhǔn)3:廢液中汞的最高容許排放濃度為0.05mg/L(以Hg計(jì))。
處理方法:①硫化物共沉淀法:先將含汞鹽的廢液的pH值調(diào)至8-10,然后加入過(guò)量的Na2S,使其生成HgS沉淀。再加入FeS04(共沉淀劑),與過(guò)量的S2-生成FeS沉淀,將懸浮在水中難以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀.然后靜置、分離,再經(jīng)離心、過(guò)濾,濾液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]
②還原法:用銅屑、鐵屑、鋅粒、硼氫化鈉等作還原劑,可以直接回收金屬汞。
2.1.2含鎘廢液的處理
①氫氧化物沉淀法:在含鎘的廢液中投加石灰,調(diào)節(jié)pH值至10.5以上,充分?jǐn)嚢韬蠓胖?,使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd(OH)2沉淀.分離沉淀,用雙硫腙分光光度法檢測(cè)濾液中的Cd離子后(降至0.1mg/L以下),將濾液中和至pH值約為7,然后排放。
②離子交換法:利用Cd2+離子比水中其它離子與陽(yáng)離子交換樹脂有更強(qiáng)的結(jié)合力,優(yōu)先交換.
2.1.3含鉛廢液的處理
在廢液中加入消石灰,調(diào)節(jié)至pH值大于11,使廢液中的鉛生成Pb(OH)2沉淀.然后加入Al2(S04)3(凝聚劑),將pH值降至7-8,則Pb(OH)2與Al(OH)3共沉淀,分離沉淀,達(dá)標(biāo)后,排放廢液。
2.1.4含砷廢液的處理
在含砷廢液中加入FeCl3,使Fe/As達(dá)到50,然后用消石灰將廢液的pH值控制在8-10。利用新生氫氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用,除去廢液中的砷。放置一夜,分離沉淀,達(dá)標(biāo)后,排放廢液。
2.1.5含酚廢液的處理
酚屬劇毒類細(xì)胞原漿毒物,處理方法:低濃度的含酚廢液可加入次氯酸鈉或漂白粉煮一下,使酚分解為二氧化碳和水。如果是高濃度的含酚廢液,可通過(guò)醋酸丁酯萃取,再加少量的氫氧化鈉溶液反萃取,經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)行蒸餾回收.處理后的廢液排放。
化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),實(shí)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)的重要手段?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)特有的客觀性、生動(dòng)性、直觀性,有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,但隨著越來(lái)越多的毫無(wú)懸念的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行,學(xué)生會(huì)感到枯燥乏味。因此必須改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方式,讓學(xué)生主動(dòng)地參與、體驗(yàn)過(guò)程。不僅要讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),還要讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)充滿興趣。在學(xué)生熟練掌握基本操作的基礎(chǔ)上,引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),鼓勵(lì)和促使學(xué)生獨(dú)立思考、觀察現(xiàn)象和分析問(wèn)題。例:給學(xué)生布置一個(gè)作業(yè):校實(shí)驗(yàn)員在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一瓶無(wú)色溶液,其標(biāo)簽已經(jīng)腐蝕掉一半,殘存的標(biāo)簽紙上寫著K,請(qǐng)你幫助該老師重新貼好標(biāo)簽紙。學(xué)生可以自行假設(shè),并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,當(dāng)然答案可以是多種的。
二、貼近生產(chǎn)生活,進(jìn)行實(shí)踐探究
在具體的化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,可以利用生活中的化學(xué)現(xiàn)象、物質(zhì)引入所學(xué)的知識(shí)點(diǎn),從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?!坝袡C(jī)物是大家在日常生活中接觸得很多的一類物質(zhì),人類吃的和穿的基本上全是有機(jī)物”。學(xué)生立即就會(huì)聯(lián)想到生活中所接觸到的東西:米飯、肉、油、蔬菜,水果,服裝……這些東西都是有機(jī)物?主要成分是什么?對(duì)身體有什么作用?例如:把成熟的蘋果梨和生的香蕉放在一起,香蕉會(huì)熟得快些,加深了學(xué)生對(duì)乙烯性質(zhì)、用途的理解;介紹松花皮蛋中的”松花”是堿與蛋白質(zhì)分解出的氨基酸反應(yīng)來(lái)的,讓學(xué)生有了對(duì)蛋白質(zhì)和氨基酸的了解;堿性物質(zhì)可降低農(nóng)藥的藥性、如何鑒別真假皮革、食品中的添加劑常識(shí)、高溫加熱煮沸和酒精消毒作用……引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活中的化學(xué),使學(xué)生感到學(xué)化學(xué)生動(dòng)有趣,他們也愿意用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解釋、解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。事實(shí)上,學(xué)生利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究是有限的,但化學(xué)就在我們身邊,它與我們的生活息息相關(guān),許多探究實(shí)驗(yàn)都可以在家里完成,正確引導(dǎo)學(xué)生做好家庭實(shí)驗(yàn),可以大大減輕學(xué)校的負(fù)擔(dān)。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用生活中的常見(jiàn)用品和廢棄物制成簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)器材,或替代實(shí)驗(yàn)用的化學(xué)藥品。這樣既有助于把“活動(dòng)與探究”延伸到校外,又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、節(jié)約和環(huán)保意識(shí)。案例1:生活中哪些是過(guò)濾操作?哪些是蒸餾操作?哪些是蒸發(fā)操作?案例2:讓學(xué)生思考,喝水丟棄的塑料飲料瓶有什么作用?(可以用塑料飲料瓶的上半截可作漏斗,下半截作燒杯,用塑料飲料瓶也可制作儲(chǔ)氣瓶、洗氣瓶。)案例3:可以用注射器、輸液管制成充氣、抽氣裝置。引導(dǎo)學(xué)生用家中現(xiàn)有的用品,運(yùn)用所掌握的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐探究:用醋酸除去水垢、鐵銹的反應(yīng);食醋與雞蛋殼的反應(yīng);土豆中的淀粉與碘酒的顯色反應(yīng);水果電池;SO2和氯氣的漂白性(用鮮花);分子的立體構(gòu)型;晶胞的分析可以用不同大小的球形組裝。家庭小實(shí)驗(yàn)不僅增長(zhǎng)知識(shí),培養(yǎng)能力,而且提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,讓學(xué)生從身邊熟悉的物質(zhì)和現(xiàn)象入手,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并展開(kāi)探究,使學(xué)生自主地獲得有關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。新課程充分體現(xiàn)了STS(科學(xué)、技術(shù)、社會(huì))的教育思想,從真實(shí)問(wèn)題入手展開(kāi)學(xué)習(xí)活動(dòng),有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。
三、培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)觀察的興趣,創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,培養(yǎng)學(xué)生的探究能力
宋代教育家朱熹曾說(shuō):“教人未見(jiàn)意趣,必不樂(lè)學(xué)?!边@句話充分說(shuō)明興趣對(duì)學(xué)習(xí)有重要意義,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。學(xué)生親自動(dòng)手不僅能培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力,而且能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。在享受實(shí)驗(yàn)樂(lè)趣的同時(shí),更要注意實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。例如:任何一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都包括實(shí)驗(yàn)裝置、試劑、操作和現(xiàn)象等幾個(gè)部分,在實(shí)驗(yàn)裝置中,則包含儀器、儀器的連接方法、各部分的作用、使用注意事項(xiàng)等;在操作中則包括裝配拆卸順序、操作步驟、實(shí)驗(yàn)條件和注意事項(xiàng);在試劑中,主要表現(xiàn)在顏色、狀態(tài)、氣味、規(guī)格、取量等方面;在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中,則包含顏色、狀態(tài)、氣體、沉淀、分層、聲音、光、熱、溶解等。通過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和觀察,學(xué)生會(huì)逐步掌握有目的地選擇重點(diǎn)觀察的方法。特別是一些異?,F(xiàn)象,最后對(duì)觀察的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析、總結(jié),得出科學(xué)結(jié)論,甚至還會(huì)有新的收獲,這樣比課后去記效率高的多,既節(jié)省了時(shí)間,又減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。教師應(yīng)在日常教學(xué)中養(yǎng)成經(jīng)常設(shè)疑的習(xí)慣,應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中的最佳處設(shè)疑。因?yàn)檫m當(dāng)?shù)哪繕?biāo)設(shè)置能喚起對(duì)象的多種需要。例如:在學(xué)到氫氧化鈉的性質(zhì)時(shí),向?qū)W生介紹CO2能與NaOH溶液反應(yīng),但生成的碳酸鈉是易溶于水的物質(zhì)(無(wú)渾濁出現(xiàn)),反應(yīng)前后沒(méi)有明顯的現(xiàn)象,難以使學(xué)生通過(guò)觀察現(xiàn)象確定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。如何把這一難點(diǎn)分化,我想到了用塑料飲料瓶進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn),在課前用向上排氣法收集滿一塑料瓶二氧化碳?xì)怏w(瓶洗凈、干燥、透明),蓋好瓶蓋備用。實(shí)驗(yàn)時(shí),打開(kāi)瓶蓋,倒入少量濃氫氧化鈉溶液,迅速旋緊瓶蓋,振蕩??梢钥吹剿芰巷嬃掀垦杆僮儼T并伴隨著“咯,咯”的響聲(說(shuō)明二氧化碳參與了反應(yīng))。立即又提問(wèn)能用什么方法讓塑料飲料瓶恢復(fù)原狀,并讓學(xué)生親自上來(lái)實(shí)驗(yàn),一會(huì)兒塑料飲料瓶又鼓了起來(lái),學(xué)生覺(jué)得很有趣。課堂教學(xué)不應(yīng)局限于書本知識(shí),要結(jié)合每節(jié)課的具體特點(diǎn)集多種情境于一體,創(chuàng)造“發(fā)現(xiàn)情境”的機(jī)會(huì),營(yíng)造可供學(xué)生積極探索的創(chuàng)造氛圍,讓學(xué)生評(píng)價(jià)、思考、解答。
四、注重對(duì)比教學(xué)和典型教學(xué)
知識(shí)與技能:通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,知道磁敏傳感器的工作原理及應(yīng)用;能分析、設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)單的磁敏傳感器.過(guò)程與方法:學(xué)生組裝和調(diào)試磁敏傳感器,經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程,學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維能力.情感態(tài)度與價(jià)值觀:通過(guò)自己設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)單的磁敏傳感器,體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂(lè)趣,體會(huì)到傳感器在生活、生產(chǎn)和科技中的理論意義和實(shí)踐意義,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣.
2學(xué)習(xí)任務(wù)
任務(wù)1:制作防盜報(bào)警器.任務(wù)2:制作位置傳感器.任務(wù)3:制作模擬電梯關(guān)門控制電路。
3問(wèn)題與方案
通過(guò)閱讀教材與實(shí)驗(yàn)探究完成以下問(wèn)題:(1)什么是霍爾效應(yīng)及應(yīng)用?(2)單、雙干簧管的檢測(cè)方法有哪些?(3)磁敏元件在控制電路中起什么作用?(4)用干簧管與霍爾開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)易的磁敏傳感器.能畫出方案圖并說(shuō)出工作過(guò)程.
4探究過(guò)程
4.1熟悉器材
具體器材如下:磁敏元件,穩(wěn)壓電源,負(fù)載[電位器、定值電阻、12V或6V直流電動(dòng)機(jī)、蜂鳴器、小燈泡、SRD-05V或JZC-23F(12V)的直流電磁繼電器],MF-47型萬(wàn)用表,DT830B型數(shù)字萬(wàn)用表,邏輯非門74LS14或74LS04,三極管(S9013,S9018,S8050等),面包板等.
4.2實(shí)驗(yàn)探究
4.2.1制作防盜報(bào)警器
利用干簧管、電磁繼電器、霍爾開(kāi)關(guān)、非門的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì).所做的作品和市場(chǎng)銷售的“門磁”相同,靈敏度高,簡(jiǎn)單實(shí)用,形象、直觀地演示了磁敏傳感器工作原理及磁控開(kāi)關(guān)的應(yīng)用.(1)干簧管與繼電器制作的防盜報(bào)警器,小燈泡為“6.3V,0.15A”,根據(jù)負(fù)載選取電源電壓,J和Ja是5V繼電器,J為線圈,Ja為常閉觸點(diǎn).將小磁鐵嵌入在活動(dòng)門的上方邊緣上,將常開(kāi)干簧管嵌入在門框內(nèi),讓兩者相對(duì)靠近,即門處于關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)干簧管內(nèi)兩簧片閉合.接通電路,繼電器線圈得電,常閉觸點(diǎn)Ja動(dòng)作斷開(kāi),工作電路不接通;當(dāng)有人開(kāi)門時(shí),磁鐵與干簧管遠(yuǎn)離,兩簧片斷開(kāi),線圈失電,Ja觸點(diǎn)釋放復(fù)位閉合,工作電路接通,蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警,紅燈亮.(2)干簧管與非門制作的防盜報(bào)警器,采用74LS04非門,R為2.2kΩ電位器或電阻箱,首先按圖將元件接插在面包板上,接上5V電壓,再調(diào)試電位器R,當(dāng)其阻值在1~2kΩ時(shí),蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警,然后用小磁體靠近干簧管,報(bào)警聲停止.本電路工作過(guò)程為:當(dāng)門關(guān)閉時(shí),永磁體使干簧管接通,非門輸入端A與電源負(fù)極相接,處于低電平,則輸出端Y為高電平,蜂鳴器不發(fā)聲;當(dāng)開(kāi)門時(shí),沒(méi)有磁場(chǎng)作用,干簧管不通,非門輸入端A高電平,則輸出端Y低電平,蜂鳴器通電發(fā)聲報(bào)警.(3)制作霍爾防盜報(bào)警器,R為5kΩ電位器(或電阻箱),采用74LS04非門,首先按圖將元件接插在面包板上,接通5V電源,調(diào)試電位器,當(dāng)R為2~4kΩ時(shí),蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲,再將小磁鐵靠近霍爾開(kāi)關(guān)平面,報(bào)警聲立刻停止.本作品在生活中應(yīng)用是:將小磁鐵固定在門的上方邊緣上,將霍爾開(kāi)關(guān)固定在門框的邊緣上,讓兩者靠近,即門處于關(guān)閉狀態(tài),霍爾開(kāi)關(guān)輸出為低電平,非門輸出端Y為高電平,蜂鳴器達(dá)不到工作電壓不報(bào)警;當(dāng)門被撬開(kāi)時(shí),霍爾開(kāi)關(guān)輸出為高電平,非門輸出端Y為低電平,蜂鳴器接通發(fā)出報(bào)警聲.
4.2.2制作干簧管位置傳感器(自動(dòng)停車的磁力自動(dòng)控制電路)
用于玩具車接近磁鐵時(shí)自動(dòng)切斷電源的自動(dòng)控制電路,電源電壓3~4.5V,R為200~500Ω電阻,M為6V直流電動(dòng)機(jī),VT為三極管9013,8050,9012等.開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)S,三極管VT基極有偏置電流,VT處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),玩具直流電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)動(dòng).當(dāng)磁鐵靠近H時(shí),觸點(diǎn)閉合,將基極偏置電流旁路,VT截止,電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),保護(hù)了電動(dòng)機(jī)及避免了大電流放電.
4.2.3制作模擬電梯關(guān)門控制電路
參考電路,VT為三極管9012,9014,9013等,J為12V電磁繼電器,小燈泡為6.3V,接6~11V電源,按圖接插電路元件,調(diào)試電位器,當(dāng)R2阻值達(dá)到8~10kΩ,R1達(dá)到2.2kΩ,電流達(dá)到45mA時(shí),用磁鐵靠近霍爾開(kāi)關(guān),電流達(dá)到50mA時(shí)再微調(diào)R2與R1,電流稍高于50mA時(shí),線圈得電,觸點(diǎn)動(dòng)作,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),綠燈亮;磁鐵離開(kāi)時(shí),電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),綠燈熄滅,同時(shí)紅燈亮,蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警.模擬了電梯門關(guān)閉時(shí),電梯才能運(yùn)行,不關(guān)閉時(shí)紅燈亮,蜂鳴器報(bào)警,此電路靈敏度高、可操作性強(qiáng)。
5探究結(jié)果
實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)論文 實(shí)驗(yàn)技能 實(shí)驗(yàn)調(diào)查報(bào)告 實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量管理 實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新 實(shí)驗(yàn)室精細(xì)化管理 實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例 實(shí)驗(yàn)探究論文 實(shí)驗(yàn)技術(shù)論文 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀