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化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）

2012-12-30 17:58阅读：

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107012010013 许丽凤
一、实验计划
（一）实验目的
1、学会使用投影仪进行投影实验的操作技能。
2、初步学会制作投影实验教具的方法。
3、学会视频实物展示台（事物投影仪）的使用操作技能。
4、探讨视频实物展示台在演示实验教学中的应用及演示技能。
（二）实验内容
1、自制投影实验教具：教学用投影片，点滴板，并连方试管。
2、水平投影——在投影仪上演示：碘的升华、氨分子的运动、金属钠与水的反应。
3、垂直投影——在投影仪上演示：用不同浓度的硫代硫酸钠与同浓度的硫酸反应，研究浓度对化学反应速率的影响。
4、用视频实物展示台演示：镁在加热条件下与水反应。
（三）实验原理
1、投影仪的构造、使用、维护与保养
(1)投影仪的构造
投影仪是一种新型的幻灯机，又叫书写投影仪、反射投影仪、白昼幻灯机、高架投影器等。投影仪有多种规格，但它们的构造基本相同，如图8-24-4所示。投影仪的光源是溴钨灯，光强度大，可以在室内无遮光的条件下放映到银幕上。投影仪的螺纹镜的聚光性能很好，放大倍数大，分别率高，因此，投影得到大而清晰影像。

化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）
⒈冷却电扇 ⒉光源 ⒊反光镜 ⒋新月镜
⒌电源插头 ⒍开关⒎螺纹镜 ⒏保护玻璃
⒐放映镜 ⒑反射镜 ⒒调焦螺旋
(2)投影仪的使用
开电源开关，调整平面反光镜张开角度，控制投到银幕上画面的位置；再用固定杆上调焦螺旋，调好焦距。根据进行投影实验时所用投影器具的类型，投影实验的投影方式可分为两种：水平投影和竖直投影。
水平投影：所用的投影器具为结晶皿、烧杯、表面皿等时，可放在投影仪的保护玻璃板上投影，银幕上的影像是俯视容器时所观察到的现象，其光路如图8-24-5所示。
竖直投影：当所用的投影器是竖直时，为了在银幕上等到正立图像，可以把投影卧放，另加一个平面反光镜，把透明、扁方形的或方柱形实验投影器放置在投影仪的螺纹镜前，进行实验即可，其光路如图8-24-6所示。
化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）


图8-24-5 水平投影的光路 图8-24-6 竖直投影的光路
(3)投影仪的维护与保养
使用投影仪前仔细阅读仪器使用说明书，对仪器的结构和性能了解后，将电源插头插入电源插口，开启电源开关后，灯泡点亮同时风扇也开始工作。当接通电源后，如果灯不亮，检查灯泡是否损坏、接触是否好，电线接头是否接；如果灯不亮、风扇也不转，应打开保险盒，检查保险丝；需要更换时，必须选用相同型号和规格的保险丝。
放映镜、反射镜、反光镜、有机玻璃螺纹透镜等切勿用手触摸，如有脏物，用吹风、吸耳球吹去灰尘，也可用软毛刷掸掉或丝绸、镜头纸轻轻擦拭，不要用硬纸、硬布擦拭。
如果风扇电机发生故障，必须关闭电源，修复电机正常工作后才能使用，否则因箱体内温度过高，灯泡容易烧毁，还会使有机玻璃螺纹透镜变形。
投影仪已开始工作状态下，尽可能少搬动，更不能激烈震动，否则溴钨灯丝容易毁坏。如果要搬动，应先关机，待灯丝冷却后再搬动。
2、视频实物展示台的构造、使用、维护与保养
(1)视频实物展示台的构造
视频实物展示台为精密仪器，是集影像采集、扫描、数码照相于一体的数字视频实物展示台。可以方便地将文字、图片、幻灯片、投影片及三维实物教具的画面清晰、逼真地重现，也可以各种动态的教学内容、教学过程，摄像头可在水平和垂直方向旋转，满足不同方位、角度取景成像的需要，摄制成AVI等格式的影像信号传输到计算机内，进行编辑、储存，组成珍贵的教学资源库。展台备有上、下灯作为补偿光源，当补偿光源打开时图像效果仍不理想，可进行背光补偿，由镜头进行信号处理，以达到最佳的效果；对于不同的展物，可选用自动或手动聚焦；当展示物为负片时，可利用正负片转换键切换到负片；根据不同的展示物的要求，可选择彩色或黑白，当选用彩色时，还可进行色彩调整；当展示有反应过程的实验时，用图像冻结功能，能锁定任意所需的瞬间状态。有多种规格、型号的视频实物展示台，其功能也不断完善，但它们的构造基本相同，如图8-24-7所示。现以HY-2000型视频实物展示台为例介绍视频实物展示台的构造、使用、维护与保养。

⒈旋钮 ⒉拉杆 ⒊上灯 ⒋底座 化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）

⒌按键 ⒍背光板 ⒎摄像头罩


图8-24-7视频实物展示台的构
化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）

图8-24-8视频实物展示台按键
按键功能介绍：
本机、视频1、视频2、视频3：切换本机、视频1、视频2、视频3的视、音频信号
到输出端。
手动/自动：本键为循环键，用于手动→自动→手动聚焦的转换，指示灯亮为手动聚焦。
聚焦+、聚焦-：手动聚焦时，远、近调焦；当选用自动调焦时，此二键用于调节图像的蓝色浓度。
图像冻结：本键为循环键，用于活动→冻结→活动图像的转换。
色彩+、色彩-：当色彩选为彩色时，用于调节图像的红色浓度；当色彩选为黑白时，此二键失效。
彩色、黑白：本键为循环键，用于彩色→黑白→彩色的图像效果选择，指示灯亮为黑白。
背光补偿：本键为循环键，用于背光补偿的开→关→开的状态选择。在环境亮度不够时，进行背光补偿可以取得较明亮的图像效果。
正负转换：本键为循环键，用于正片→负片→正片的选择。
上/下灯切换：本键为循环键，用于上灯亮→下灯亮→上、下灯都不亮→上灯亮的状态选择。
放大、缩小：用于图像的放大或缩小。
(2)视频实物展示台的使用
视频实物展示台的连接：专业人员已完成这部分工作。使用之前，把接线仔细检查一边，如无误，可接通各设备的电源。
平面物体的展示：展示物为平面物体，如讲稿、幻灯片、投影片、透明片、照相底片，可以直接放在面板上展示，根据环境光线决定是否点亮上灯。按下聚焦键，调节图像清晰满意为止。用放大、缩小键，调整图像的大小，直至满意为止。演示黑白（文字、图片）资料时，可用彩色、黑白键，展示台以黑白模式工作，这样能有效消除彩色镶边现象，提高演示质量。当展示幻灯片时，请用正负转换键转到负片，这样图像颜色与实物相符，并用上/下灯切换键转到下灯，必要时还可进行背光补充。
立体物体和实验过程的演示：当用较轻的立体物体或实验设备时，可在展示台平台上进行展示和演示。若要展示的物体和实验设备较重，以及化学实验试剂具有腐蚀性时，可以使视频实物展示台的镜头移到展示台基座的左侧，进行立体物体的展示、实验演示。具体操作方法如下：①右手按着展示台的基座，左手抓住拉杆，并转动到合适的位置，当进行有火焰或可能有液体溅起的实验时，注意保护摄像头，拉高镜头或不让镜头处于火焰正上方；②用放大、缩小键调节图像的大小，转动镜头或移动物体，得到最佳的图像效果。在展示立体物件时，为了取得特殊的图像效果，建议使用手动聚焦，这样可以把所展示的部位清晰显示出来；③在进行有反应过程的实验时，用图像冻结键可以把某瞬间的状态锁定在画面上，以便进行讲解；④在环境亮度不够的情况下，可用上/下灯切换键进行光源补偿，若图像仍不理想，可再用背光补偿键，以增加其亮度；⑤在整个展示过程中，若需插播VCD、DVD等的内容，可以随时按相应的视频切换钮。
(3)视频实物展示台的维护与保养
使用视频实物展示台前认真阅读仪器使用说明书，了解仪器的结构和性能，熟练地掌握操作方法后，通电启动使用。
日常维护与注意事项：①展示台属精密仪器，存放温度和相对湿度分别为：0-40℃和小于75％，不要在高温、潮湿、多尘或震动的环境下使用；②使用时应将视频实物展示台放置在坚固的平台上，不要放在倾斜或不稳定的表面上；③清洁时请用干丝绸、镜头纸轻轻擦拭，切勿使用稀释剂、挥发性汽油等有机溶剂、洗涤剂等化学溶剂；④长期不用时请将展示台用布或塑料盖好；⑤如有故障，请先按下列常见问题与处理方法检查解决，如果仍有问题请与专业维修人员联系。
常见问题与处理方法：①开电源后灯不亮，无图像时，检查电源插座开关是否已开，插座是否接触良好，保险丝是否烧断；②开电源后，上灯能亮，但无图像或图像不稳定时，检查视频线接的是否正确；③开电源后，有图像，但上、下灯不亮时，检查上、下灯的灯管接触是否良好，是否烧坏；④有图像显示，但其它按键都不起作用，图像是否处于冻结状态，再按一次图像冻结键；⑤当切换到某路视频时，有声音串音现象时，降低相应设备的音量输出。
（4）、便携式投影机的构造、使用、维护与保养
（四）实验步骤
1、 自制投影实验教具
化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）
化学投影实验研究（水平投影、垂直投影、局部投影）



2、 水平投影——在投影仪上演示：
(1) 碘的升华
A、 选取好配套的点滴板和透明塑料盖子，至于投影仪上，调节好光线及放置位置使投影清晰；
B、 将适量碘放置于点滴板上；
C、 将玻璃棒放在酒精灯的火焰上烤一分钟左右；
D、 将烧热的玻璃棒伸至碘颗粒的上方，盖上透明盖子，在投影仪上观察到有紫色蒸汽生成。
(2)氨分子的运动
A、选取一块透明的盖子以及一个与之能配套的大小烧杯（大烧杯要能倒扣住小烧杯）；
B、将仪器组装好后放在投影仪上，调整好投影清晰度，以便实验时掌握大概放置位置；
C、往透明盖子加入适量的水，并滴入两滴酚酞；
D、往小烧杯中加入适量的浓氨水；
E、将大烧杯倒扣住小烧杯上，再将它们一起放置在投影仪上，调整好投影；
F、从投影上观察到透明盖子中的水逐渐变红。
(3)金属钠与水反应
A、选取一个烧杯，往烧杯中加入适量的水，往水中加入几滴酚酞；
B、将烧杯放在投影仪上，调整好投影；
C、切取一小块金属钠，投入烧杯中，观察实验现象—钠融成小球在水面上游动、溶液变红。
2、垂直投影——在投影仪上演示：
(1) 用不同浓度(1.2mol/L、0.6mol/L、0.3mol/L)的硫代硫酸钠与同浓度的硫酸(0.9 mol/L)反应，研究浓度对化学反应速率的影响。
A、 配置不同浓度(1.2mol/L、0.6mol/L、0.3mol/L)的硫代硫酸钠；
B、 配置硫酸(0.9 mol/L)；
C、 将投影仪卧放，另加一个平面反光镜，调整好投影；
D、 选取三个大小一致的方形试管，未反应前先将方形试管放置在投影仪上（可垫个铁台，以增加其高度，让投影更清楚）；
E、 分别往三个方形试管中加入等量不同浓度(1.2mol/L、0.6mol/L、0.3mol/L)的硫代硫酸钠；（分别记为A、B、C）
F、 同时往三个方形试管中滴入两滴硫酸(0.9 mol/L)，计时，观察。
3、用视频实物展示台演示：镁在加热条件下与水反应。
A、往烧杯中加入适量水并加热；
B、取一段镁条，用砂纸磨光；
C、将镁条放入热水中，观察实验现象。
二、实验结果记录
1、 碘的升华：在投影仪上有紫色蒸汽产生。说明碘发生了升华，碘在加热条件下由固体变为蒸汽；
2、 氨分子的运动：从投影上观察到透明盖子中的水逐渐变红。这说明NH3.H2O=(加热)NH3(气体)+H2O，氨分解生产了氨气和水，氨溶于水中呈碱性使加有酚酞的溶液变红。
3、 金属钠与水反应：观察实验现象—钠融成小球在水面上游动、溶液变红。体现钠的物理性质及化学性质。
4、 不同浓度的硫代硫酸钠与同浓度的硫酸反应：A、沉淀出现速度最慢，但产生的沉淀最多B、沉淀出现速度比A稍快，沉淀较A少 C、沉淀出现速度最快，沉淀量最少
Na2S2O3（aq）+2H2SO4（稀）==SO2（g）+S（s）+2Na2SO4（aq）+H2O
5、 用视频实物展示台演示：镁在加热条件下与水反应：看到镁条表面有气泡产生。
三、本实验最大的收获
1、通过这次实验知道投影仪怎样使用以及使用的注意事项。
2、知道哪些实验适合用投影仪来演示，哪些实验不适合用投影仪来演示。
四、思考与讨论
(1) 用投影仪进行投影的器皿有何要求?
答：用投影仪进行投影的器皿有一些特殊要求：
1、是教具面积不能超过投影仪的工作面；
2、是制作教具的材料为透明的玻璃或有机玻璃；
3、是立体器件设计成平面形式。
(2) 投影仪的常见故障是什么?如何预防?
答：1、投影仪的常见故障：灯泡损坏、电扇损坏、投影不清晰等。
2、预防方法：
A、在使用投影仪前应该仔细阅读仪器使用说明书，对仪器的结构和性能了解后，将电源插头插入电源插口，开启电源开关后，灯泡点亮同时风扇也开始工作。当接通电源后，如果灯不亮，检查灯泡是否损坏、接触是否好，电线接头是否接；如果灯不亮、风扇也不转，应打开保险盒，检查保险丝；需要更换时，必须选用相同型号和规格的保险丝。
B、放映镜、反射镜、反光镜、有机玻璃螺纹透镜等切勿用手触摸，如有脏物，用吹风、吸耳球吹去灰尘，也可用软毛刷掸掉或丝绸、镜头纸轻轻擦拭，不要用硬纸、硬布擦拭。
C、如果风扇电机发生故障，必须关闭电源，修复电机正常工作后才能使用，否则因箱体内温度过高，灯泡容易烧毁，还会使有机玻璃螺纹透镜变形。
D、投影仪已开始工作状态下，尽可能少搬动，更不能激烈震动，否则溴钨灯丝容易毁坏。如果要搬动，应先关机，待灯丝冷却后再搬动。
(3) 在投影实验中有溶液颜色变化、有气体产生、生成沉淀的反应，影像效果如何？
答：效果比较不好，不过还是可以观察的到。（蒸汽颜色可以显示，但是固体在投影仪上只会显示黑色）
(4) 在中学化学演示实验中，哪些类型的实验设计成投影实验比较合适？
答：不用加热，所用药品比较安全（不易腐蚀，不易爆炸），对仪器要求不是很高的实验可以设计成投影实验。在中学化学演示实验中，可以实际成投影实验的有：（除我们本次所做的四个实验外）原电池反应装置的演示、。。。。。。。。。


(5) 与普通实验比较，投影实验的实验效果有哪些优点和缺点？
答：1、微型实验学生操作起来比较麻烦，教师演示又不易观测，使用投影实验有以下优点：
A、型实验与投影合理结合符合直观性原则；
B、型实验与投影合理结合可优化思维情境；
C、型实验与投影合理结合可培养学生的观察能力和分析解决问题的能力；
D、型实验与投影合理结合，可激发学生的兴趣。传统的实验与先进的投影仪合理结合，提高了实验的可见度、清晰度，提高了实验效果、活跃了课堂气氛，激发了兴趣，调动了学生的学习积极性。学习效果很明显。
2、但是投影实验也有其缺点：
A、投影实验对其所用的实验的仪器是有一定的要求的，这就对我们的演示实验造成的一定的局限性；
B、投影实验对所用的实验药品也是有一定要求的，如不能使用易腐蚀易爆炸等药品；
C、投影实验对所做的实验方式也有一定的要求，如不能在投影仪上加热物品。
(6) 视频实物展示台演示实验有何优点?如何使用?
答：1、视频实物展示台演示实验的优点：
视频展示台降低了投影教学的难度，减轻了教师的劳动强度。教师可将文稿、图片等当场演示。通过全方位摄像头的转动，即可简单地演示拍摄平台上的实物，又可不受演示台的限制，拍摄并现场直播或放大一些不宜观察的实验现象和实验过程。它为多种教学软件的组合运用提供了方便，可以灵活演示实物、实验、文稿、图片、幻灯片、负片等。同时，它对各种模拟视频信号也提供了良好的应用接口，在教学过程中，降低了多种媒体应用的复杂性。
2、使用方法：
立体物体和实验过程的演示：当用较轻的立体物体或实验设备时，可在展示台平台上进行展示和演示。若要展示的物体和实验设备较重，以及化学实验试剂具有腐蚀性时，可以使视频实物展示台的镜头移到展示台基座的左侧，进行立体物体的展示、实验演示。具体操作方法如下：①右手按着展示台的基座，左手抓住拉杆，并转动到合适的位置，当进行有火焰或可能有液体溅起的实验时，注意保护摄像头，拉高镜头或不让镜头处于火焰正上方；②用放大、缩小键调节图像的大小，转动镜头或移动物体，得到最佳的图像效果。在展示立体物件时，为了取得特殊的图像效果，建议使用手动聚焦，这样可以把所展示的部位清晰显示出来；③在进行有反应过程的实验时，用图像冻结键可以把某瞬间的状态锁定在画面上，以便进行讲解；④在环境亮度不够的情况下，可用上/下灯切换键进行光源补偿，若图像仍不理想，可再用背光补偿键，以增加其亮度；⑤在整个展示过程中，若需插播VCD、DVD等的内容，可以随时按相应的视频切换钮。
五、教学片断
【导入】上课了同学们。老师手中的是一束纸制的玫瑰。老师拿出一朵来。这是一瓶水。如
果老师将水喷到这朵玫瑰花上，会有什么现象发生吗？好，现在老师将水喷到玫瑰
花上，会有什么现象发生吗？好，现在老师将水喷到玫瑰花上。大家仔细看了，玫
瑰花上有烟雾产生，这时，熊熊的火焰燃烧起来了。为什么美丽的玫瑰会葬身火海呢？大家思考一下，带着这个问题，我们一起学习新的一节课“钠的性质与应用”。
【板书】钠与水的反应
【讲述】现在请同学们动笔写出钠的原子结构示意图。
【提问】我们看到，钠最外层只有一个电子，那这样的结构使得钠有怎样的性质呢？
【学生作答】很活泼，容易失去一个电子。
【讲述】那既然钠是一种这么活泼的金属，它能否与水发生反应呢？好，我们现在就一起来动手探究一下钠究竟能否与水发生反应。
【讲解】钠的取用及注意事项
【演示实验】使用投影仪。烧杯装有3/4左右的水，并且在水中滴入几滴酚酞。取一块事先切好的绿豆粒大小的金属钠，接着将绿豆粒大小的金属钠投入烧杯中。
【提问】同学们看到什么现象？
【学生作答】有气泡产生，烧杯表面有点热，钠浮在水面，熔成一个小球，游来游去，发出嘶嘶声响，溶液变红。（提问多个学生补充）
【提问】很好，同学们观察得很仔细，那为什么会有这些现象呢？能说明钠的什么性质吗？请同学们讨论一下。
【板书】现象：浮、熔、游、响、红
【学生作答】浮在水面说明密度比水小，熔成小球说明熔点低，酚酞变红说明生成碱。烧杯发热说明该反应是放热反应。（提问多人）
【讲述】很好，那同学们能不能试着写一下这个反应式呢？
【讲解】根据元素守恒，产生的碱是NaOH。还有同学说看到气泡，说明有气体产生。这种气体是什么呢？钠和水反应产生了气体，根据元素守恒我们知道该气体可能是氧气或氢气，那究竟是氧气还是氢气呢？怎么
2Na + 2H2O=2NaOH + H2 或O2
【提问】怎么来验证到底是氢气还是氧气呢？
【学生作答】检验气体……（问几个同学）
【讲解】那现在我们一起来推导下。假若产生的是氧气，其化合价变化也是降低，所以是得电子的。由于电子有得必有失，所以产生氧气的假想是错误的。所以产生的气体是氢气。
【板书】2Na + 2H2O=2NaOH + H2 ↑
【提问】现在我们已经对钠和水的反应有了一定的了解。这和刚才那朵玫瑰花有什么关系呢？开动你们的脑筋想想。
【学生作答】玫瑰花上有钠，加水后钠与水反应了。
【讲述】很好。其实老师在花心中藏了些棉花和金属钠，金属钠遇水…放热，所以它放出的热烈足以使着火点低且沾有酒精的棉花燃烧起来。所以钠和水就是造成玫瑰葬身火海的罪魁祸首了。好了，现在同学们可以动手实验了，实验中要注意钠的存放，且要将取出的钠及时放回试剂瓶。不要将钠随意地丢弃，否则可能造成火灾。

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