生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。生物新課程倡導(dǎo)面向全體學(xué)生、提高生物科學(xué)素養(yǎng)和探究性學(xué)習(xí)的課程理念。其中探究學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在主動(dòng)參與的過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在探究問題的活動(dòng)中獲取知識(shí)，了解科學(xué)家的工作方法和思維方法，學(xué)會(huì)科學(xué)研究所需要的各種技能，領(lǐng)悟科學(xué)觀念，培養(yǎng)科學(xué)精神。這種學(xué)習(xí)的方式的中心是針對問題的探究活動(dòng)，當(dāng)學(xué)生面臨各種讓他們困惑的問題時(shí)，他就要想法尋找答案。

　　在解決問題時(shí)，要對問題進(jìn)行推理、分析，找出問題解決的方向，然后通過觀察、實(shí)驗(yàn)來收集事實(shí)，通過對獲得的資料進(jìn)行歸納、比較、統(tǒng)計(jì)分析，形成對問題的解釋。最后通過討論和交流進(jìn)一步澄清事實(shí)，發(fā)現(xiàn)新的問題，對問題進(jìn)行更深入的研究。

　　在此背景理念依據(jù)下，在教學(xué)中教學(xué)模式也將發(fā)生根本的改變，生物課將更多地開展學(xué)生的試驗(yàn)、討論、交流等活動(dòng)。引導(dǎo)學(xué)習(xí)教學(xué)模式就是在這種背景下構(gòu)建的。具體的模式結(jié)構(gòu)：問題——閱讀、實(shí)驗(yàn)——分析、推理、歸納、討論——結(jié)論。

　　在運(yùn)用這種模式的過程中我有下面幾點(diǎn)感觸：

　　1、在教師的引導(dǎo)下學(xué)生可帶者問題去閱讀、分析、討論資料，達(dá)到解決問題的目的。比如：在學(xué)習(xí)〈空中飛行的動(dòng)物〉時(shí)，教師可這樣引導(dǎo)學(xué)生；想一想，我們?nèi)艘�想在天空自由自在的飛翔必須先解決什么問題？

　　學(xué)生思考后說；一是，解決了動(dòng)力問題。二是，解決了地心引力問題。教師隨后提出問題：鳥是如何解決這些問題的？引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生帶著問題去看書、閱讀、討論、交流、的出結(jié)論。這樣既可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變學(xué)習(xí)方式，又符合新課程的要求。

　　2、合理開發(fā)的有效地利用一切可以利用的課程資源是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的關(guān)鍵條件。知識(shí)、技能、經(jīng)驗(yàn)、活動(dòng)方式方法等都是課程資源。在學(xué)習(xí)〈水中生活的動(dòng)物〉時(shí)，對于生活在我這些地方的學(xué)生來說，對水中的動(dòng)物了解不多，而且上課時(shí)還不能做試驗(yàn)，學(xué)生缺少感性的認(rèn)識(shí)，這時(shí)教師就要引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)自己已有的課程資源。如：學(xué)習(xí)魚鰭的作用時(shí)引導(dǎo)學(xué)生想想：獨(dú)槳船和雙槳船他們的槳各起什么作用？在學(xué)習(xí)魚兒離開水為什么會(huì)死？教師可引導(dǎo)學(xué)生回憶：頭發(fā)在水中水什么樣的？從水中出來時(shí)又是什么樣的？這樣就很容易理解知識(shí)，解決了問題。

　　3、信息化是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的`大趨勢。新課程注重現(xiàn)代信息技術(shù)與生物新課程的整合。這樣可有效地應(yīng)用數(shù)字化的優(yōu)勢達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師用編制成的演示文稿、多媒體課件來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)或作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的資源。

　　在課程學(xué)習(xí)中，利用諸多的文字處理、圖形圖像處理、信息集成等工具，讓學(xué)生對課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行重組、創(chuàng)作，不僅使學(xué)生獲得知識(shí)，而且能夠幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)。但是，教師在制作多媒體課件時(shí)，把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)、每個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的過于完美，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生很簡單的就可掌握知識(shí)，完成教學(xué)任務(wù)。但也存在著弊端，這就是學(xué)生的自主學(xué)習(xí)不到位，在獲得知識(shí)的過程中缺少自主探究的過程。這個(gè)問題就是我發(fā)現(xiàn)的問題和努力改進(jìn)的方面。

關(guān)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告8

　　摘要:

　　電子自旋共振(Electron Spin Resonance),縮寫為ESR,又稱順磁共振(Paramagnetic Resonance)。它是指處于恒定磁場中的電子自旋磁矩在射頻電磁場作用下發(fā)生的一種磁能級間的共振躍遷現(xiàn)象。這種共振躍遷現(xiàn)象只能發(fā)生在原子的固有磁矩不為零的順磁材料中，稱為電子順磁共振。1944年由前蘇聯(lián)的柴伏依斯基首先發(fā)現(xiàn)。它與核磁共振(NMR)現(xiàn)象十分相似,所以1945年P(guān)urcell、Paund、Bloch和Hanson等人提出的NMR實(shí)驗(yàn)技術(shù)后來也被用來觀測ESR現(xiàn)象。目前它在化學(xué)、物理、生物和醫(yī)學(xué)等各方面都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。用電子自旋共振方法研究未成對的電子,可以獲得其它方法不能得到或不能準(zhǔn)確得到的數(shù)據(jù)。如電子所在的位置,游離基所占的百分?jǐn)?shù)等等。

　　1939年美國物理學(xué)家拉比用他創(chuàng)立的分子束共振法實(shí)現(xiàn)了核磁共振。1945年至1946年珀賽爾小組和布洛赫小組分別在石蠟小組分別在石蠟和水中觀測到穩(wěn)態(tài)核磁共振信號(hào)，從而在宏觀的凝聚物質(zhì)中取得成功。此后，核磁共振技術(shù)迅速發(fā)展，還滲透到生物、醫(yī)學(xué)、計(jì)量等學(xué)科領(lǐng)域以及眾多生產(chǎn)技術(shù)部門，成為分析測試中不可缺少的實(shí)驗(yàn)手段。

　　關(guān)鍵詞：電子自旋共振 共振躍遷 鐵磁共振 g因子

　　引言：

　　順磁共振（EPR）又稱為電子自旋共振（ESR），這是因?yàn)槲镔|(zhì)的順磁性主要來自電子的自旋。電子自旋共振即為處于恒定磁場中的電子自旋在射頻場或微波場作用下的磁能級間的共振躍遷現(xiàn)象。研究了解電子自旋共振現(xiàn)象，測量有機(jī)自由基DPPH的g因子值，了解和掌握微波器件在電子自由共振中的應(yīng)用，從矩形諧振長度的變化，進(jìn)一步理解諧振腔的駐波。

　　鐵磁共振和順磁共振、核磁共振一樣是研究物質(zhì)宏觀性能和微觀結(jié)構(gòu)的有效手段本實(shí)驗(yàn)采用掃場法進(jìn)行微波鐵磁材料的共振實(shí)驗(yàn)。即保持微波頻率不變，連續(xù)改變外磁場，當(dāng)外磁場與微波頻率之間符合一定的關(guān)系時(shí)，可發(fā)生射頻磁場的能量被吸收的鐵磁共振現(xiàn)象。微波鐵磁共振在磁學(xué)和固體物理學(xué)中占有重要地位。它是微波鐵氧體物理學(xué)的基礎(chǔ)。微波鐵氧體在雷達(dá)技術(shù)和微波通信方面有重要的應(yīng)用。

　　順磁共振

　　1、實(shí)驗(yàn)原理：

　　一、 電子的自旋軌道磁矩與自旋磁矩

　　原子中的電子由于軌道運(yùn)動(dòng)，具有軌道磁矩，其數(shù)值為：

　　e

　　2me?l??Pl 負(fù)號(hào)表示方向同Pl相反

　　在量子力學(xué)中Pl?

　　l?e?B 其中?B?e?2me稱為玻爾磁子。

　　電子除了軌道運(yùn)動(dòng)外還具有自旋運(yùn)動(dòng)，因此還具有自旋磁矩，

　　其數(shù)值表示為：?s??emePs?由于原子核的磁矩可以忽略不計(jì)，原子中電子的軌道磁矩和自旋磁矩合成原子的總磁矩：?j??ge2mePj 其中g(shù)是朗德因子，g?1?j(j?1)?l(l?1)?s(s?1)2j(j?1)

　　在外磁場中原子磁矩要受到力的作用，其效果是磁矩繞磁場的方向作旋進(jìn)，也就是Pj繞著磁場方向作旋進(jìn)，引入回磁比???ge

　　2me，總磁矩可表示成?j??Pj。同時(shí)原子角動(dòng)

　　量Pj和原子總磁矩?j取向是量子化的。Pj在外磁場方向上的投影為：

　　Pj?m? m?j,j?1,j?2,??j

　　其中m稱為磁量子數(shù)，相應(yīng)磁矩在外磁場方向

　　?j??m???mg?B m?j,j?1,j?2,??j

　　二、電子順磁共振

　　原子磁矩與外磁場B相互作用可表示為：E???j?B??mg?BB???m?B

　　不同的磁量子數(shù)m所對應(yīng)的狀態(tài)表示不同的磁能級，相鄰磁能級間的能量差為?E???B，它是由原子受磁場作用而旋進(jìn)產(chǎn)生的附加能量。

　　如果在原子所在的穩(wěn)定磁場區(qū)又疊加一個(gè)與之垂直的交變磁場，且角頻率?滿足條件 ???g?BB即????E???B，剛好滿足原子在穩(wěn)定外磁場中的鄰近二能級差時(shí)，二鄰

　　近能級之間就有共振躍遷，我們稱之為電子順磁共振。

　　當(dāng)原子結(jié)合成分子或固體時(shí)，由于電子軌道運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量常是猝滅的，即Pj近似為零，

　　所以分子和固體中的磁矩主要是電子自旋磁矩的貢獻(xiàn)。根據(jù)泡利原理，一個(gè)電子軌道最多只能容納兩個(gè)自旋相反的電子，若電子軌道都被電子成對地填滿了，它們的自旋磁矩相互抵消，便沒有固有磁矩。通常所見的化合物大多數(shù)屬于這種情況，因而電子順磁共振只能研究具有未成對電子的特殊化合物。

　　三、弛豫時(shí)間

　　實(shí)驗(yàn)樣品是含有大量具有不成對電子自旋所組成的系統(tǒng)，雖然各個(gè)粒子都具有磁矩，但是在熱運(yùn)動(dòng)的擾動(dòng)下，取向是混亂的，對外的合磁矩為零。當(dāng)自旋系統(tǒng)處在恒定的外磁場H0中時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的磁矩便以不同的角度取向磁場H0的方向，并繞著外場方向進(jìn)動(dòng)，從而

　　形成一個(gè)與外磁場方向一致的宏觀磁矩M。當(dāng)熱平衡時(shí)，分布在各能級上的粒子數(shù)服從波耳茲曼定律，即：

　　N2

　　N1?exp(?E2?E1kT)?exp(??EkT)

　　式中k是波耳茲曼常數(shù)，k=1.3803×10-16（爾格/度），T是絕對溫度。計(jì)算表明，低能級上的粒子數(shù)略比高能級上的粒子數(shù)多幾個(gè)。這說明要現(xiàn)實(shí)出宏觀的共振吸收現(xiàn)象所必要的條件，既由低能態(tài)向高能級躍遷的粒子數(shù)比由高能級向低能級躍遷的粒子數(shù)要多是滿足的。正是這一微弱的上下能級粒子數(shù)之差提供了我們觀測電子順磁共振現(xiàn)象的可能性。

　　2、實(shí)驗(yàn)裝置

　　微波順磁共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由三厘米固態(tài)信號(hào)發(fā)生器，隔離器，可變衰減器，波長計(jì)，魔T，匹配負(fù)載，單螺調(diào)配器，晶體檢波器，矩形樣品諧振腔，耦合片，磁共振實(shí)驗(yàn)儀，電磁鐵等組成，為使聯(lián)結(jié)方便，增加了H面彎波導(dǎo)，波導(dǎo)支架等元件

　　三厘米固態(tài)信號(hào)發(fā)生器：是一種使用體效應(yīng)管做振蕩源的信號(hào)發(fā)生器，為順磁共振實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供微波振蕩信號(hào)。

　　隔離器：位于磁場中的某些鐵氧體材料對于來自不同方向的電磁波有著不同的吸收，經(jīng)過適當(dāng)調(diào)節(jié)，可使其哦對微波具有單方向傳播的特性。隔離器常用于振蕩器與負(fù)載之間，起隔離和單向傳輸作用。

　　可變衰減器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直與矩形波導(dǎo)的寬邊，縱向插入波導(dǎo)管即成，用以部分衰減傳輸功率，沿著寬邊移動(dòng)吸收可改變衰減量的大小。衰減器起調(diào)節(jié)系統(tǒng)中微波功率以及去耦合的作用。

　　波長表：電磁波通過耦合孔從波導(dǎo)進(jìn)入頻率計(jì)的空腔中，當(dāng)頻率計(jì)的腔體失諧時(shí)，腔里的電磁場極為微弱，此時(shí)，它基本上不影響波導(dǎo)中波的傳輸。當(dāng)電磁波的頻率滿足空腔的諧振條件時(shí)，發(fā)生諧振，反映到波導(dǎo)中的阻抗發(fā)生劇烈變化，相應(yīng)地，通過波導(dǎo)中的電磁波信號(hào)強(qiáng)度將減弱，輸出幅度將出現(xiàn)明顯的跌落，從刻度套筒可讀出輸入微波諧振時(shí)的刻度，通過查表可得知輸入微波諧振頻率。

　　匹配負(fù)載：波導(dǎo)中裝有很好地吸收微波能量的電阻片或吸收材料，它幾乎能全部吸收入射功率。

　　微波源：微波源可采用反射式速調(diào)管微波源或固態(tài)微波源。本實(shí)驗(yàn)采用3cm固態(tài)微波源，它具有壽命長、輸出頻率較穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，用其作微波源時(shí)，ESR的實(shí)驗(yàn)裝置比采用速調(diào)管簡單。因此固態(tài)微波源目前使用比較廣泛。通過調(diào)節(jié)固態(tài)微波源諧振腔中心位置的調(diào)諧螺釘，可使諧振腔固有頻率發(fā)生變化。調(diào)節(jié)二極管的工作電流或諧振腔前法蘭盤中心處的調(diào)配螺釘可改變微波輸出功率。

　　魔 T：魔 T是一個(gè)具有與低頻電橋相類似特征的微波元器件，如圖（2）所示。它有四個(gè)臂，相當(dāng)于一個(gè)E～T和一個(gè)H～T組成，故又稱雙T，是一種互易無損耗四端口網(wǎng)絡(luò)，具有“雙臂隔離，旁臂平分”的特性。利用四端口S矩陣可證明，只要1、4臂同時(shí)調(diào)到匹配，則2、3臂也自動(dòng)獲得匹配；反之亦然。E臂和H臂之間固有隔離，反向臂2、3之間彼此隔離，即從任一臂輸入信號(hào)都不能從相對臂輸出，只能從旁臂輸出。信號(hào)從H臂輸入，同相等分給2、3

　　臂；E臂輸入則反相等分給2、3臂。由于互易性原理，若信號(hào)從

　　反向臂2，3同相輸入，則E臂得到它們的差信號(hào)，H臂得到它們

　　的和信號(hào)；反之，若2、3臂反相輸入，則E臂得到和信號(hào)，H臂

　　得到差信號(hào)。

　　當(dāng)輸出的微波信號(hào)經(jīng)隔離器、衰減器進(jìn)入魔 T的H臂，同相

　　等分給2、3臂，而不能進(jìn)入E臂。3臂接單螺調(diào)配器和終端負(fù)載；

　　2臂接可調(diào)的反射式矩形樣品諧振腔，樣品DPPH在腔內(nèi)的位置可

　　調(diào)整。E臂接隔離器和晶體檢波器；2、3臂的反射信號(hào)只能等分給E、H臂，當(dāng)3臂匹配時(shí)，E臂上微波功率僅取自于2臂的反射。 右圖 魔T示意圖

　　樣品腔：樣品腔結(jié)構(gòu)，是一個(gè)反射式終端活塞可調(diào)的矩型諧振腔。諧振腔的末端是可移動(dòng)的活塞，調(diào)節(jié)活塞位置，使腔長度等于半個(gè)波導(dǎo)波長的整數(shù)倍（l?p?g/2）時(shí)，諧振腔

　　諧振。當(dāng)諧振腔諧振時(shí)，電磁場沿諧振腔長l方向出現(xiàn)P個(gè)長度為?g/2的駐立半波，即TE10P模式。腔內(nèi)閉合磁力線平行于波導(dǎo)寬壁，且同一駐立半波磁力線的方向相同、相鄰駐立半波磁力線的方向相反。在相鄰兩駐立半波空間交界處，微波磁場強(qiáng)度最大，微波電場最弱。滿足樣品磁共振吸收強(qiáng)，非共振的介質(zhì)損耗小的要求，所以，是放置樣品最理想的位置。 在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使外加恒定磁場B垂直于波導(dǎo)寬邊，以滿足ESR共振條件的要求。樣品腔的寬邊正中開有一條窄槽，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置可使樣品處于諧振腔中的任何位置并可以從窄邊上的刻度直接讀數(shù)，調(diào)節(jié)腔長或移動(dòng)樣品的位置，可測出波導(dǎo)波長?。

　　3、實(shí)驗(yàn)步驟：

　　1、連接系統(tǒng),將可變衰減器順時(shí)針旋至最大, 開啟系統(tǒng)中各儀器的電源,預(yù)熱20分鐘。

　　2、將磁共振實(shí)驗(yàn)儀器的旋鈕和按鈕作如下設(shè)置: “磁場”逆時(shí)針調(diào)到最低,“掃場” 逆時(shí)針調(diào)到最低，按下“調(diào)平衡/Y軸”按鈕（注：必須按下），“掃場/檢波”按鈕彈起，處于檢波狀態(tài)。（注：切勿同時(shí)按下）。

　　3、將樣品位置刻度尺置于90mm處,樣品置于磁場正中央。

　　4、將單螺調(diào)配器的探針逆時(shí)針旋至“0"刻度。

　　5、信號(hào)源工作于等幅工作狀態(tài),調(diào)節(jié)可變衰減器使調(diào)諧電表有指示，然后調(diào)節(jié)“檢波靈敏度”旋鈕, 使磁共振實(shí)驗(yàn)儀的調(diào)諧電表指示占滿度的2/3以上。

　　6、用波長表測定微波信號(hào)的頻率,方法是：旋轉(zhuǎn)波長表的測微頭，找到電表跌破點(diǎn)，查波長表——刻度表即可確定振蕩頻率，使振蕩頻率在9370MHz左右，如相差較大,應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)源的振蕩頻率,使其接近9370MHz的振蕩頻率。測定完頻率后,將波長表旋開諧振點(diǎn)。

　　7、為使樣品諧振腔對微波信號(hào)諧振，調(diào)節(jié)樣品諧振腔的可調(diào)終端活塞，使調(diào)諧電表指示最小，此時(shí)，樣品諧振腔中的駐波分布如圖7-4-5所示。

　　圖7-4-5 樣品諧振腔中的駐波分布示意圖

關(guān)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告9

　　旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

　　一、實(shí)驗(yàn)名稱：旋光法測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù) 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　1、了解旋光儀的基本原理，掌握旋光儀的正確使用方法； 2、了解反應(yīng)的反應(yīng)物濃度與旋光度之間的關(guān)系； 3、測定蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率常數(shù)。

　　三、實(shí)驗(yàn)原理

　　蔗糖在水中水解成葡萄糖的反應(yīng)為：

　　C12H22O11+H20→ C6H12O6+C6H12O6

　　蔗糖 葡萄糖果糖

　　為使水解反應(yīng)加速，反應(yīng)常以H3O+為催化劑，故在酸性介質(zhì)中進(jìn)行水解反應(yīng)中。在水大量存在的條件下，反應(yīng)達(dá)終點(diǎn)時(shí)，雖有部分水分子參加反應(yīng)，但與溶質(zhì)濃度相比認(rèn)為它的濃度沒有改變，故此反應(yīng)可視為一級反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)方程式為：

　　lnC=-kt+lnC0（1）

　　式中：C0為反應(yīng)開始時(shí)蔗糖的濃度；C為t時(shí)間時(shí)的蔗糖的濃度。 當(dāng)C=0.5C0時(shí)，t可用t1/2表示，即為反應(yīng)的半衰期。

　　t1/2=ln2/k

　　上式說明一級反應(yīng)的半衰期只決定于反應(yīng)速率常數(shù)k，而與起始無關(guān)，這是一級反應(yīng)的一個(gè)特點(diǎn)。

　　本實(shí)驗(yàn)利用該反應(yīng)不同物質(zhì)蔗比旋光度不同，通過跟蹤體系旋光度變化來指示lnC與t的關(guān)系。在蔗糖水解反應(yīng)中設(shè)β1、β2、β3分別為蔗糖、葡萄糖和果糖的旋光度與濃度的比例常數(shù)

　　C12H22O11(蔗糖)+H20→ C6H12O6 (葡萄糖)+C6H12O6 (果糖)

　　t=0C0β1 0 0 α= C0β1

　　t=t Cβ1 ( C -C0)β2 ( C -C0)β3αt=Cβ1+( C -C0)β2+ ( C -C0)β3

　　t=∞0β2C0 β2C0 α∞=β2C0+β2C0 由以上三式得：

　　ln(αt-α∞)=-kt+ln(α0-α∞)

　　由上式可以看出，以ln(αt-α∞) 對t 作圖可得一直線，由直線斜率即可求得反應(yīng)速度常數(shù)k 。 四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理：

　　1. 蔗糖濃度：0.3817 mol/L HCl濃度：2mol/L 2. 完成下表：=-1.913

　　表1 蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)旋光度的測定結(jié)果

　　五、作lnt~ t圖，求出反應(yīng)速率常數(shù)k及半衰期t1/2 求算過程：

　　由計(jì)算機(jī)作圖可得斜率=-0.02 既測得反應(yīng)速率常數(shù)k=0.02

　　t1/2 =ln2/k=34.66min 六、討論思考：

　　1．在測量蔗糖轉(zhuǎn)化速率常數(shù)的，選用長的旋光管好？還是短的旋光管好？答：選用較長的旋光管好。根據(jù)公式〔α〕＝α×1000/Lc，在其它條件不變情況下，L越長，α越大，則α的相對測量誤差越小。

　　2．如何根據(jù)蔗糖、葡萄糖和果糟的比旋光度計(jì)算α0和α∞答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100

　　α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100

　　式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分別表示用鈉黃光作光源在t℃時(shí)蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)為

　　旋光管的長度，[蔗糖]0為反應(yīng)液中蔗糖的初始濃度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反應(yīng)完成時(shí)的濃度。

　　設(shè)t＝20℃ L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 則： α0＝66.6×2×10/100＝13.32°

　　α∞＝骸2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94°

　　3．在旋光度的測量中，為什么要對零點(diǎn)進(jìn)行校正可否用蒸餾水來進(jìn)行 校正在本實(shí)驗(yàn)中若不進(jìn)行校正，對結(jié)果是否有影響

　　答：若需要精確測量α的絕對值，則需要對儀器零點(diǎn)進(jìn)行校正，因?yàn)閮x器本身有一系統(tǒng)誤差；水本身沒有旋光性，故可用來校正儀器零

　　點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)測定k不需要對α進(jìn)行零點(diǎn)校正，因?yàn)棣羣，α∞是在同一臺(tái)儀器上測量，而結(jié)果是以ln(αt－α∞)對t作圖求得的。

　　4．記錄反應(yīng)開始的時(shí)間晚了一些，是否影響k值的測定為什么答：不會(huì)影響；因?yàn)檎崽寝D(zhuǎn)化反應(yīng)對蔗糖為一級反應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)是 以ln(αt－α∞)對t作圖求k，不需要α0的數(shù)值。

　　5．如何判斷某一旋光物質(zhì)是左旋還是右旋

　　答：根據(jù)公式[α]t℃D＝α×100/Lc，在其它條件不變的情況下，α與濃度成正比。配制若干不同濃度的溶液，測定其旋光度。即可判斷。

　　6．配制蔗糖溶液時(shí)稱量不夠準(zhǔn)確或?qū)嶒?yàn)所用蔗糖不純對實(shí)驗(yàn)有什么影響答：此反應(yīng)對蔗糖為一級反應(yīng)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求k時(shí)不需要知道蔗糖的初始濃度。所以配溶液時(shí)可用粗天平稱量。若蔗糖中的不純物對 反應(yīng)本身無影影響，則對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也無影響。

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　　一、文獻(xiàn)綜述：

　　（一）實(shí)驗(yàn)研究的背景和意義：

　　水是由氫氧兩種原子按二比一的比例組合而成，采用熟悉的水做知識(shí)載體，通過對水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的微觀過程的描述，認(rèn)識(shí)到分子在化學(xué)變化中分子分解成原子，原子再重新組合形成新的分子，從而理解化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。

　　（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：

　　國內(nèi)外已根據(jù)相關(guān)原理發(fā)明了瓶裝電解水、電解水制氧機(jī)及電解水制氫等，并將更深入的研究進(jìn)行優(yōu)化取得最小成本最大利益的成功。

　�。ㄈ�）參考文獻(xiàn):

　　《20xx-20xx年中國電解水制氫設(shè)備行業(yè)市場深度研究分析報(bào)告》；專業(yè)文獻(xiàn)；中學(xué)化學(xué)教材；貴州教育學(xué)院學(xué)報(bào)。 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　1.熟練掌握電解水的實(shí)驗(yàn)操作；

　　2.培養(yǎng)學(xué)生“以教師的姿態(tài)”做好實(shí)驗(yàn)的預(yù)備實(shí)驗(yàn)以及進(jìn)行演示的初步能力;

　　3.學(xué)習(xí)用正交表的方法尋找電解水實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件和試驗(yàn)成功的關(guān)鍵；

　　4.通過本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生研究化學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度、品質(zhì)和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品：

　　儀器

　　名稱 試管 導(dǎo)線 直流電源 鐵制電極 鉑電極 銅電極 電壓表

　　型號(hào) 18*180

　　數(shù)量 兩只 兩根 一個(gè) 兩個(gè) 兩個(gè) 兩個(gè) 一個(gè)

　　試劑 不同濃度的氫 氧化鈉溶液

　　四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

　�。ㄒ唬�實(shí)驗(yàn)原理描述：水在通電的情況下可以發(fā)生電解，反應(yīng)式如下通電 2H2O ==2H2↑+O2↑

　　其中影響電解水的因素有很多，本實(shí)驗(yàn)通過探究不同因素對該實(shí)驗(yàn)的影響來探究該反應(yīng)的最佳條件。 （二）實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)： 1．連接好電路（如下圖）

　　2．裝入相應(yīng)的電解質(zhì)溶液（液面高于電極0.5cm）. 3．將兩支試管裝滿溶液各自放入正極、負(fù)極。 4．打開直流電源，將電壓調(diào)至所要求大小進(jìn)行電解。

　　5．運(yùn)用上述裝置，按照下表分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 6.注意練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作，對比電解速度及直觀效果。

　�。ㄈ�）實(shí)驗(yàn)觀測點(diǎn)及觀測指標(biāo)

　　1．觀察和記錄兩極產(chǎn)生氣泡的多少和速度、收得可檢驗(yàn)量的氫氣所需的時(shí)間、所收得的氫氣和氧氣的體積比以及檢驗(yàn)氫氣和氧氣的直觀效果、操作是否簡便等； 2．檢驗(yàn)生成的氣體。

　　五、實(shí)驗(yàn)中可能遇到的問題及解決方案：

　　1.不同電解質(zhì)溶液配制：計(jì)算配制不同濃度氫氧化鈉溶液的質(zhì)量并稱取氫氧化鈉固體，溶解在一定量水中；

　　2、開始實(shí)驗(yàn)時(shí)控制好電流以防電壓過大將電壓表損壞。 六、起止時(shí)間進(jìn)程安排：

　　安裝裝置后，確保其安全性及可行性，依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論，記錄結(jié)果。

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　　一，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

　　1、研究鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織；

　　2、分析含碳量對鐵碳合金顯微組織的影響，加深理解成分、組織與性能之間的相互關(guān)系；

　　3、了解碳鋼的熱處理操作；

　　4、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對碳鋼性能的影響；

　　5、觀察熱處理后鋼的組織及其變化；

　　6、了解常用硬度計(jì)的原理，初步掌握硬度計(jì)的使用。

　　二，實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

　　1、顯微鏡、預(yù)磨機(jī)、拋光機(jī)、熱處理爐、硬度計(jì)、砂輪機(jī)等；

　　2、金相砂紙、水砂紙、拋光布、研磨膏等；

　　3、三個(gè)形狀尺寸基本相同的碳鋼試樣（低碳鋼20＃、中碳鋼45＃、高碳鋼T10）

　　三，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　三個(gè)形狀尺寸基本相同的試樣分別是低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼，

　　均為退火狀態(tài)，不慎混在一起，請用硬度法和金相法區(qū)分開。

　　1、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：三種碳鋼的熱處理工藝（加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式）

　　實(shí)驗(yàn)中對低碳鋼20＃、中碳鋼45＃、高碳鋼T10進(jìn)行如下表熱處理

　　2、選定硬度測試參數(shù)，一般用洛氏硬度。

　　3、熱處理前后的金相組織觀察、硬度的測定。

　　4、分析碳鋼成分—組織—性能之間的關(guān)系。

　　四，實(shí)驗(yàn)步驟：

　　1、觀察平衡組織并測硬度：

　�。�1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）觀察并繪制顯微組織；（3）測試硬度。

　　2、進(jìn)行熱處理。

　　3、觀察熱處理后的組織并測硬度：

　�。�1）制備金相試樣（包括磨制、拋光和腐蝕）；（2）察并拍攝顯微組織。

　　五，實(shí)驗(yàn)處理：

　　1,觀察和分析鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織

　　平衡組織一般指合金在極為緩慢冷卻的條件下所得到的組織。鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的顯微組織，可以根據(jù)Fe-Fe3C相圖來分析，從相圖來看，所有碳鋼和白口鑄鐵在室溫下的顯微組織均由鐵素體和滲碳體所組成。但是由于碳含量的不同，結(jié)晶條件的差別，鐵素體和滲碳體的相對數(shù)量、形態(tài)、分布和混合情況均不一樣，因而呈現(xiàn)各種不同特征的組織組成物。

　　2、鐵碳合金在室溫下的組織

　　3、鐵碳合金的成分--組織--性能關(guān)系

　　組織：在室溫下，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同時(shí)，合金的組織在變化。隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，組織按下列順序變化：F、F+P、P+Fe3CⅡ、P+Fe3CⅡ+Le’、Le’+Fe3CⅠ、Fe3C。性能：硬度主要決定于組織中組成相或組織組成物的硬度和相對數(shù)量，而受他們的形態(tài)影響比較小，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，由于硬度高的Fe3C增多，硬度低的F減少，所以合金的硬度呈直線關(guān)系增大，由全部為F的硬度約為80HRB增大到全部為Fe3C時(shí)約800HRB。

　　強(qiáng)度是一個(gè)對組織形態(tài)很敏感的性能。隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，亞共析鋼中P增加而F高，F(xiàn)的強(qiáng)度值較低，所以亞共析鋼的強(qiáng)度隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大。減少，P的強(qiáng)度比較高，其大小與細(xì)密程度有關(guān)，組織越細(xì)密則強(qiáng)度值越當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過共析成分之后，由于強(qiáng)度較低的Fe3CⅡ沿晶界出現(xiàn)，合金強(qiáng)度增高變慢，到W(C)為0.9%時(shí)，F(xiàn)e3CⅡ沿晶界形成完整的網(wǎng)，強(qiáng)度迅速降低，隨著碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強(qiáng)度繼續(xù)降低。塑性變形全部由F提供，所以隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，F(xiàn)量不斷減少時(shí)，合金的塑性連續(xù)下降。

　　4、熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相的組織結(jié)構(gòu)來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。其基本的工藝過程有退火、正火、淬火、回火。它的特點(diǎn)是：只改變金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，獲得所需性能，盡量避免改變零件的形狀。同樣的材料經(jīng)過不同的熱處理方法，可以得到不同的內(nèi)部組織，因此，熱處理工藝可以最大限度地發(fā)揮材料的潛力。

　　5、研究加熱溫度、冷卻速度、回火溫度對碳鋼性能的影響

　　淬火加熱溫度的選擇：對于亞共析鋼采用Ac3+30~50°，對于共析鋼和過共析鋼采用Ac1+20~40°。對于亞共析鋼如果淬火溫度過高，奧氏體晶粒就會(huì)粗大，淬火后嚴(yán)重影響和降低塑性和韌性，如果淬火溫度過低，奧氏體化就會(huì)不完全，淬火后會(huì)有鐵素體，導(dǎo)致淬火硬度不夠，強(qiáng)度降低。

　　對于共析鋼和過共析鋼，淬火溫度高了，同樣奧氏體晶粒就會(huì)粗大，同時(shí)碳化物溶入奧氏體過多，淬火后容易變形開裂，同時(shí)嚴(yán)重降低硬度和強(qiáng)度，如果溫度低了，碳化物溶入奧氏體過少，大部分碳化物保留下來，淬火后也容易變形開裂，奧氏體化后奧氏體含碳量過低，導(dǎo)致淬不上火，導(dǎo)致淬火后馬氏體硬度不夠，強(qiáng)度降低。

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