画饼充饥?无器材的实验让你变身科学家

老万2016-07-19 09:02应用 标签:科学实验 器材

我们上学的时候有句名言,“学好数理化,走偏天下都不怕”。但是要想学好数理化这些课程,各种各样的实验是必不可少的。不过有些人并没有条件去做,或者现实中不具备进行实验的条件,那么这个时候应该如何应对呢?其实我们就可以借助万能的软件、网络、手机应用,来完成各种各样的科学实验,从而给广大学生留下较为深刻的影响和体会。

化学实验

ChemLab就是一款交互式化学实验模拟软件,不过由于这是一款国外的软件程序,所以我们从“汉化新世纪”网站来下载它的汉化版进行安装。ChemLab在启动运行的时候,会自动弹出一个对话窗口,里面显示出了可以实验的类型(图1)。其中包括酸碱中和实验、分馏结晶实验、气压实验等等,用户可以从中选择需要的实验类型,这里我们就来试试酸碱中和实验。

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首先选择对话窗口中的“酸碱滴定”项,再点击“确定”按钮进入到软件的主界面。现在点击“实验仪器”菜单中的“烧杯”,从子菜单里面任意选择一个烧杯即可。这时就会在软件主界面中出现一个烧杯的图案,接着选中这个烧杯并点击鼠标右键,选择菜单里面的“化学试剂”命令。这样就会出现一个添加化学试剂的对话框,在“化学试剂”列表中选择“NaOH”项,也就是我们常见的氢氧化钠溶液。在“体积”中输入添加的数量,这里输入的是10毫升。然后在“容器”里面选择“指定容器”,再在“类型”列表中选择“烧杯”,最后点击“确定”按钮完成添加操作(图2)。

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由于氢氧化钠溶液和即将加入的氯化氢溶液都属于透明的溶液,这样学生在感官上不容易发现其中的变化,所以我们接下来需要加入一些指示剂。现在点击“化学试剂”菜单中的“指示剂”命令,在弹出的对话框中选择列表中的“Phenolphthalein(酚酞)”,在滴入的数量里面设置为“2”即可(图3)。

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当我们点击“确定”按钮关闭设置窗口以后,会发现烧杯里面的溶液颜色变成了红色,这也是酚酞遇到碱性物质显示出的正常颜色。接下来在软件主界面的空白处点击鼠标右键,选择菜单里面的“滴定管”命令来添加一个新的设备。与此同时,软件还弹出了一个“滴定”对话框(图4)。

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为了看上去更加的真实,我们通过鼠标将滴定管,移动到烧杯的正上方。现在按照刚刚的方法,为滴定管加入10毫升的Hcl,也就是氯化氢盐酸溶液。现在在“滴定”对话框的“起始体积”里面输入10毫升,在“终点体积”里面输入0毫升。设置完成后通过鼠标调节“活塞”滑杆,这样滴定管中的氯化氢溶液就会渐渐地进入到烧杯里面。随着氯化氢溶液的不断注入,可以明显的看到烧杯中的溶液体积在增加,而且烧杯溶液的颜色也变成了透明(图5)。这说明两种试剂的酸碱中和操作已经完成,此时烧杯中的溶液已经呈现出中性或酸性了。

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物理实验

除了化学课程需要进行实验以外,物理课程也是经常需要进行实验的。而且相对于化学实验来说,物理实验更加接近我们的生活,很多物理实验的现象也可以在生活中观察到。比如通过温度的变化,可以明白什么是“热胀冷缩”。通过两块磁铁不同磁极的变化,了解到磁力变化的相关现象。那么通过电脑软件如何进行更多的物理实验的操作呢?

我们首先下载运行“仿真物理实验室”这款软件,下载完成后对软件包进行解压操作。在解压缩的文件夹里面可以看到不同的功能模块,通过它们可以完成热力学、光学、电子学等方面的相关操作。我们这里运行其中的“仿真物理实验室 初中部分”,在弹出的窗口中开始新建一个加热水的实验项目。首先点击“文件”菜单中的“新建”命令,这时会在窗口左侧弹出一个器件箱的对话框,从中就可以选择要进行实验的元器件。要进行加热水的实验,我们需要用到烧杯、酒精灯、铁架台、温度计等器件。首先在左侧列表找到铁架台这个器具,用鼠标点击器件箱中铁架台的按钮(图6)。接着松开鼠标再移动到实验区中点击鼠标左键,这个器件就被放置在实验区中了。

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接下来通过同样的方法,再把烧杯、酒精灯以及温度计放置在实验区中,并通过鼠标移动到合适的位置上。现在我们需要在烧杯里面放一些水,所以在烧杯上点击鼠标右键后,在弹出的菜单里面选择“属性”命令。现在在弹出对话框的“选择液体”列表中设置为水,液体的体积根据需要进行设置,这里设置为100毫升的数量。另外水的初始温度设置为20摄氏度,最后点击“确定”按钮完成相关设置(图7)。

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接下来就可以点燃酒精灯了,为烧杯里面的水进行加热处理。在酒精灯上面点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择“点燃酒精灯”命令。这个时候可以看到烧杯里面温度计的数值在逐渐升高,当温度接近到100摄氏度的时候,烧杯里面的水就开始慢慢沸腾,直到100摄氏度的时候完全达到沸腾并冒烟(图8)。

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小提示:

由于“仿真物理实验室”这款软件拥有多个功能模块,所以在进行不同的实验操作的时候需要使用不同的模块。比如进行电学方面的实验,就需要运行“仿真物理实验室 电学”模块。如果要进行光学方面的实验,就需要运行“仿真物理实验室 光学”模块。不过好在元器件的安装操作一模一样,但是在进行电力实验的时候需要通过导线把这些器件连接起来。连接的时候首先用鼠标左键点击需要连接器件的一个接头,松开鼠标左键后把鼠标滑到另一个需要连接的器件接头处,再点击鼠标左键一根导线就连接成功了。