第一篇:说明及实验方法-SBR实验设备
SBR序批式活性污泥法处理废水实验装置
使用说明
第一步:了解SBR序批式活性污泥法处理废水实验装置的工作框图和设备工艺流程
一、SBR序批式活性污泥法处理废水的工作框图
SBR是活性污泥法处理废水的一种改良方法,在整个处理工艺过程中去掉了独立的沉淀池设计,将整个处理周期分成五个阶段来分批处理废水,是一种设计独特、处理效果好、投资省的处理新方法。
由上面的工作框图可以明显看出,SBR法是在同一个反应器中分批来处理废水的。本实验设备采用五个仪表来自动化控制每个阶段的运转时间,并可以根据需要任意的改变和设置所需要的控制时间。整个系统设置方便、可靠性高、滗水器不易堵塞,是一种和实际生产过程完全一致的实验装置。
二、设备工艺流程图
实验水放入进水箱,只有当水位高于缺水保护水位计时整个系统才能通电。通过
五只数字式时间控制仪的设置和控制,就可以让整个系统按照设置的要求自动进行五个步骤的序批工作,完成对废水的处理工作。
第二步:使用前的检查
1.检查关闭以下阀门:
①进水箱、出水箱的排空阀门。
②空气泵的出气阀门。
③滗水器的出水排空阀门。
④SBR反应器的排空阀门。
2.检查缺水水位计、SBR反应器水位计、进水泵、空气泵、搅拌器、电磁阀的电源插头,是否插在相应的功能插座上。
3.检查关闭相应的功能插座上方的开关(有色点的一端翘起为“关”状态,有色点的一端处于低位为“开”状态)。
第三步:学习使用数显时间控制器
1.了解五个时间控制器的控制功能(从左到右)
第一只:进水自动控制;固定设置值5秒,千万不要再去动它。
第二只:曝气时间控制;可根据您的需要任意设置(搞科研时设置4—8小时,做学
生实验时0.5—1小时)。
第三只:静止沉淀时间控制;一般设置在20—30分钟。
第四只:滗水时间控制;根据您所需要滗去多少上清液而设置,一般在20秒至3分
钟之间。
第五只:闲置期时间控制(活化搅拌时间控制);在SBR的闲置期,自动开启搅拌
器对活性污泥进行搅拌和活化,一般在10—30分钟。
2.时间控制器的定时设置
打开有机玻璃防护盖,在仪表下面有一排(五个)小窗口,每一个小窗口的上下
方各有一个“+”“-”小按钮,用于设置该小窗口内的数值。其中最中间的小窗口为时间单位设置:小时(h)、分(m)、秒(s);或倒计时方式:倒计小时(h)、倒计分(m)、倒计秒(s),建议使用倒计时方式。其他小窗口用于具体的时间设置,例如:要设置倒计时25分45秒的定时时间,则在小窗口中设置为2 5 m 4 5 既可。第四步;活性污泥的培养和驯化
1.将活性污泥培养液直接倒入SBR反应器中,并加入5升左右的活性污泥种源。
2.将每日够用一次的活性污泥培养液倒入进水箱(1/4箱左右,每日添加)。
3.设置:SBR曝气时间23小时20分钟;静止沉淀时间30分钟;滗水时间30秒;闲置期时间(活化搅拌时间)10分钟。
4.启动SBR反应器让其自动工作。
5.当活性污泥培养到污泥体积到20—30%时,便可进行驯化工作。每天在培养液中加
入一定量的实验废水进行驯化培养,加入量不断增加,直至活性污泥完全驯化为止。
6.如果您采用人工配制易降解的实验水进行实验,则无需驯化过程。
7.也可以采用在其他容器中培养好的活性污泥倒入SBR反应器中,再在SBR反应器中进行驯化工作,或者直接进行实验工作。
第五步:进行实验
1.将实验废水或人工配制实验水倒入进水箱。
2.设置好不同阶段的控制时间。
3.将电源控制箱插头插上电源,开启总电源空气开关,打开各个功能开关。
4.打开空气泵出气阀。
5.按“启动/复位”钮,SBR反应器进入自动工作状态。
6.当您所设置的滗水时间到了以后,直接从电磁阀出水口取水样,进行相关的检测项目测定,得到实验结果。如果 你错过了从电磁阀出水口取水样的时间,则可以打开滗水器放空阀从这里取水样。取水样时一定要排放掉管道中原来的水样。
7.注意:
①当进水箱中的水样不够时,整个系统会自动关闭,缺水指示灯亮。待水样加满后,按一下“启动/复位”钮,SBR反应器又进入自动工作状态。
②当SBR反应器的某个阶段出现故障,整个系统也会自动停止工作(但不关闭)。此时检查每个仪表的工作情况(第一个仪表除外),看某个仪表显示00.00,表示该阶段已经完成任务。如果某个仪表一点也不亮(无显示),则表示该阶段出现故障,将该阶段故障排除后,再按一下“启动/复位”钮,SBR反应器又进入自动工作状态。
③“启动/复位”钮除了启动功能以外还有复位功能,即当SBR反应器处于某一工作阶段时,您希望它又从头开始工作,则按一下“启动/复位”钮即可。
第五步:实验完毕的整理
1.关闭空气泵的出气阀。
2.关闭功能插座上的所有开关。
3.关闭电源控制箱上的空气开关,拔下电源插头。
4.打开进水箱、出水箱、SBR反应器的所有排空阀门排水。
5.用自来水清洗各个容器,排空所有积水,待下次实验备用。
附录:怎样利用这套SBR装置进行小水量的科研工作
经常有用户提出,搞科学试验时,试验水样的量较少,如何在这个SBR装置上进
行实验?现将实验方法介绍如下:
由于试验水样的量较少,所以不能将进水样直接放入进水箱中,故也就不能采用
全自动的方法来进行实验,因此必须采用变通的手动的方法来进行实验。
1.先将自来水灌入进水箱中,放入自来水的水位在1/3水箱高度,这样整个SBR系统
就可以有电源供应。
2.拔掉进水泵的电源插头,使进水泵不能工作。
3.根据您的实验要求,将一定量的活性污泥混合液倒入反应器中,体积一定要超过曝气头的高度。然后再向反应器中加入需要处理的废水(也可以是培养液或驯化液)。
4.将曝气定时时间设定为(72小时)。
5.开启总电源,系统直接进入曝气工作状态(不要按“启动/复位”钮)。
6.经过一定时间的曝气反应,关闭总电源,让反应器静止沉淀您所需要的时间。
7.打开手动滗水排放阀门,排放出您所需要的上清液体积(同时取样)。
8.重新向反应器中加入需要处理的废水(也可以是培养液或驯化液)。
9.再一次开启总电源,系统又直接进入曝气工作状态(不要按“启动/复位”钮),进入下一轮的试验。
注意事项:
1.当设备长期不使用后重新开始使用,由于水泵的泵体中留有空气,可能会引起水泵的泵水情况不正常,或没有水被泵出。此时要立即关闭水泵,因为水泵的缺水运转很容易损坏水泵。请采用挤、捏皮管和一会儿开启水泵、一会儿关闭水泵的方法来排除空气,直至水泵正常工作为止。
2.由于实验型的SBR反应器体积不可能做的很大,故滗水器也不能做的很大,滗水管
就比较细,容易引起污泥堵塞滗水器口、滗水管和滗水电磁阀,这些是实验型SBR的通病。但是可以通过拆卸和清洗滗水器、管路和电磁阀来解决问题。当该实验计划全部完成后,一定要彻底清洗该设备的所有管路和阀门。
SBR序批间隙式活性污泥法实验指导
一、实验目的1.通过本实验来进一步理解什么叫序批间隙式活性污泥法,它的整个工作原理与工作过程是如何进行的。
2.通过本实验让学生了解工业化序批式间隙活性污泥法法处理设备的工艺流程。
3.通过本实验让学生了解序批式间隙活性污泥法对有机可降解废水脱磷、脱氮和分解有机物的能力。
二、实验原理
序批间隙式活性污泥法的最大特点是在整个处理工艺系统中省略了二次沉淀池,将这样的结果可使得整个处理系统的造价大大降低,曝气池内的活性污泥浓度提高,脱磷、脱氮和分解有机物的能力也随之提高。
三、实验器材
1.能够自动进行序批式间隙循环的活性污泥法处理有机废水实验设备
2.按照国家标准测定CODCr的相关材料(参照环境监测的分析方法)
相关的玻璃器皿;
相关的化学试剂。
3.实验用模拟有机废水的准备
参照“卡路塞尔氧化沟”有关模拟有机废水的附录。
4.活性污泥的准备
参照“卡路塞尔氧化沟”有关活性污泥来源的附录。
5.溶解氧仪
用于曝气池中溶解氧的测定。
6.显微镜
用于观察活性污泥的结构和微生物的生长情况。
四、实验步骤
1.完全了解整个实验设备的工艺流程,管道连接,阀门与开关控制。
2.准备好足够的实验用模拟有机废水,放入进水箱。
3.将含有50%污泥体积的活性污泥倒入SBR反应器中,体积为液面的水位控制
器的2/3高度左右,(或者已经在SBR反应器中培养好了活性污泥,体积也控
制在液面的水位控制器的2/3高度左右)。
4.通过控制仪表设定好五个阶段的每一个定时时间:
(1)自动进水时间(它是一个自动控制系统的触发时间)必须设定为5秒,至于进水需
要多少时间来完成,完全由液面的水位控制器来自动决定。
(2)曝气时间设定为1小时(只是为学生4学时/实验项目而设计的,另外的时间要用于
沉淀、COD的测定和做其他的事情)。
(3)沉淀时间设定为0.5—1小时。
(4)滗水时间视你需要的排水体积而定,排水体积一般不要超过原来反应器内水体积的1/2,可以在反应器放入活性污泥之前测定一下滗水所需要的时间,建议滗水时间设定为3-5分钟,3-5分钟后取出水样测定COD。
(5)闲置时间设定为0.5小时。在闲置时间里,污泥搅拌器工作以防止污泥的板结,污
泥搅拌器的转速可以通过调速器来调节。
*在学生实验开始前,检查反应器水位一定要低于液面水位控制器5cm以下,这样就具备了需要进行自动进水的条件。
5.开展实验
通上电源,合上空气开关,按一下启动按钮,实验设备自动进入运行状态。首先会自动进水,进水完成自动进入曝气阶段,曝气阶段完成后自动进入沉淀阶段,沉淀阶段完成后自动进入排水阶段,排水阶段完成自动进入闲置阶段,此时污泥搅拌器自动运行,搅拌的速度可以通过调速器来进行调节。到此时,可以认为学生的设备运行过程结束。
五、实验报告
1.记录整个实验过程和基本实验参数。
反应器内温度、反应器内溶解氧浓度、污泥体积、曝气时间、沉淀时间、进水和出水的COD值、生物相状况…….。
2.计算在该实验条件下的COD去除率,(也可以根据每一批进水的体积和COD去除率来计
算出去除负荷COD(Kg)/M3(污泥)/批次)。
3.回答思考题。
第二篇:说明及实验方法-离子交换
离子交换实验装置使用说明
本实验装置由四根柱子组成,从左到右第一根为沙滤柱,第二根为阳离子交换柱,第三根为阴离子交换柱,第四根为阴、阳树脂混合交换柱。采用上进下出的进水方式进行处理实验。图中反冲洗管路没有画出。
使用本实验装置可以对自来水进行脱盐份处理;或者采用纯净水加盐的方法人工配制水进行处理实验;或者采用纯净水加重金属离子的方法,人工配制模拟重金属废水进行处理实验。
注意,由于本实验装置中的离子交换树脂量有限,为了延长树脂的使用寿命,故在配制实验用水时的浓度不宜过高,一般控制在10~50ppm之间。交换树脂的再生采用体外再生的方法进行,由于交换树脂的总量有限,再生又比较麻烦,故建议直接购买再生好的交换树脂进行更换(价格低廉)。
第一步:实验前的准备
1.检查关闭以下阀门
①进水箱和出水箱的排空阀门。
②进水流量计的调节阀。
2.将实验水倒入进水箱。
第二步:进行离子交换实验
1.首先制定好您的实验方案
①如果采用自来水或纯水加盐的方法来进行脱盐处理实验,则要准备好盐度计。②如果采用配制重金属离子的实验水进行实验,则要准备好检测重金属的分析方法和手段。
③制定好进水流量和交换时间等一系列实验条件。
2.插上进水泵电源插头,水泵开始工作,慢慢打开流量计调节阀,让流量计转子处于1/3位高度。慢慢打开最后一根离子交换柱的下端出水阀(不要开大),开至出水流量与进水流量基本平衡(流量计转子基本上处于1/3位高度)。然后再调节流量计至您所需要的实验流量,并开始计时。
3.实验水动态流经三根离子交换柱一定时间后(实验时间),慢慢打开阳柱和阴柱的下端出水阀,分别取阳柱、阴柱和混合柱的出水,去测定相应的检测项目(如盐度、重金属离子浓度等)。阳柱和阴柱取完水样后要立即关闭出水阀。
4.在整个实验过程中,如果出现离子交换柱的上端积累空气太多的现象,则可打开上端的排积气阀,排除多余的空气后关闭排积气阀门。
第三步:实验完毕后的整理
1.实验结束,关闭最后一根混合柱的出水阀,关闭进水流量计的调节阀。
2.拔掉进水泵电源插头。
3.放空进水箱和出水箱。
4.用自来水清洗进水箱和出水箱。
5.放空进水箱和出水箱的积水(沙滤柱和离子交换柱内始终保持满水状态),待下次实验备用。
注意事项:
当设备长期不使用后重新开始使用,由于水泵的泵体中留有空气,可能会引起水泵的泵水情况不正常,或没有水被泵出。此时要立即关闭水泵,因为水泵的缺水运转很容易损坏水泵。请采用挤、捏皮管和一会儿开启水泵、一会儿关闭水泵的方法来排除空气,直至水泵正常工作为止。
离子交换实验指导
一、实验目的1.通过本实验来加深理解离子交换树脂交换处理正负离子的原理。
2.测定该离子交换设备动态处理某种实验废水时的处理效果。
3.通过本实验让学生了解工业化离子交换树脂交换处理设备的工艺流程。
二、实验原理
1.阴、阳离子交换树脂的离子交换原理。
2.利用离子交换树脂的离子交换特性,结合相应的交换柱结构,开展动态的离子交换处理实验。通过人工配制模拟废水或采用实际的工业废水,进行动态的离子交换处理实验。通过相应的检测手段,得到离子交换处理结果。
三、实验器材
1.动态处理的离子交换树脂实验设备
2.实验用水
由于整个实验设备内的交换树脂量有限,为了延长树脂的使用时间,我们建议采用低浓度的实验水进行离子交换实验。可以有以下几种方法配制实验用水开展实验:
(1)使用纯净水+自来水进行脱盐份处理实验
自来水的总盐度一般在100——300ppm,采用纯净水将自来水稀释至30ppm左右的盐度开展离子交换实验,用盐度计或电导率仪来测定离子浓度的变化情况。
(2)使用纯净水+固体盐(NaCl)进行脱盐份处理实验
纯净水中加固体盐其盐份浓度的控制就比较方便,浓度可以控制在10——30ppm范围,用盐度计或电导率仪来测定离子浓度的变化情况。
(3)使用纯净水+重金属离子进行脱重金属离子处理实验
纯净水中加重金属离子(Cu)的浓度控制也很方便,浓度可以控制在3——10ppm
范围,用原子吸收仪来测定重金属离子浓度的变化情况。
附:可以采用电渗析器生产的脱盐份水来作为本实验的纯净配水。
3.检测设备
(1)根据选择的实验内容来选择,起码要有盐度计和电导仪。
(2)如果能开展交换脱除重金属离子的实验,则更加能说明离子交换树脂的选择性交换特
性,经过阳离子交换柱的处理后,实验水中就应该检测不到重金属离子。因此,就需要有原子吸收仪来测定重金属离子。
4.玻璃器皿
100ml的烧杯5个。
四、实验步骤
1.配制相应的实验用水。
2.准备相应的仪器。
3.选择一定的实验进水流量(推荐40升/小时)通入实验设备,流经10分钟后从各个不同实验柱的出水口取水样,进行相应的实验项目测定(如:盐浓度、电导率、重金属离子浓度)。
五、实验报告
2.分析实验数据,计算相应的去除率。
3.回答思考题。
例如:(1)为什么经过阳离子和阴离子交换树脂交换处理后,出水的盐度计读数和电导率
读数还是比较大?而经过混合交换树脂处理后,出水的盐度计读数和电导率读
数明显减小?
(2)为了防止锅炉积垢,常常要对锅炉用水进行软化处理,如果采用离子交换树脂
来处理锅炉用水,你认为需要采用什么类型的离子交换树脂,为什么?
附:离子交换树脂的鉴定方法(也可以作为实验的内容之一)
第一步:
1.取试样树脂约2g,置于20ml试管中,用吸管吸去树脂的附着水。
2.加入1molL-1HCl5ml,摇动1~2min,将上部清液吸去,重复操作2~3次。
3.加入纯水,摇动后将上部清液吸去,重复操作2~3次。
4.加入10%CuSO45ml,摇动1min,按3充分用纯水清洗。
第二步:
经第一步处理,如树脂变为浅绿色,加入5molL-1 NH4OH2ml,摇动1min,用纯水充分清洗。如树脂经处理后,颜色加深(深蓝)则为强酸性阳离子交换树脂。如树脂浅绿颜色不变,则为弱碱性阴离子交换树脂。
第三步:
经第一步处理后,如树脂不变色,则:
1.加入1molL-1NaOH5ml,摇动1min后用纯水充分清洗干净。
2.加入酚酞5滴,摇动1min,用纯水充分清洗。
3.经此处理后,树脂呈红色,则为强碱性阴树脂。
第四步:
1. 加入1 molL-1HCl5ml,摇动1min,然后用纯水清洗2~3次。
2. 加入5滴甲基红,摇动1min,用纯水充分清洗。
3. 经处理后,树脂呈桃红色,则为弱酸性阳树脂。经处理后如树脂不变色,则该树脂
无离子交换能力。
第三篇:M16C62P实验说明
嵌入式课程设计实验说明
本文提到的资料均可在ftp上下载
ftp 211.69.206.158:
21用户名 m16c
密码 m16c
M16C/62P教学平台实验项目
基础性实验
1.2.3.4.5.LED跑马灯实验 按键输入实验 LCD显示实验 定时器实验 串口通信实验
关于这些实验的说明《实验手册》有详细的说明,该手册可以在ftp上下载:211.69.206.158:21,用户名和密码都为m16c。通过这些实验学习M16C芯片,熟悉M16C/61P开发板的使用。
扩展性实验
1.2.3.4.在uCOS-II平台下的程序开发 嵌入式文件系统应用实验 嵌入式文件系统移植 嵌入式以太网实验
在uCOS-II平台下的程序开发
实验目的:
学习uCOS-II操作系统,并学会在uCOS-II下编程
实验内容:
学习在uCOS-II平台下的程序开发,在uCOS-II下创建任务,完成基础性实验中实现的功能。可以在这基础上结合开发板的硬件做更综合性的开发工作。提供移植好uCOS-II的完整的工程文件,并创建了一个简单的任务点亮LED,作为参考的实验案例。在附录中提供了关于这个实验案例的简单说明。
嵌入式文件系统应用实验
实验目的:
学习文件系统的知识,并应用于嵌入式系统
实验内容:
学习文件系统知识,主要针对FAT(File Allocation Table)系列。了解SD卡的结构。采用实验套件提供的EFSL(Embedded Filesystem Library),以SD卡为存储介质,在嵌入式系统中实现文件的相关操作。
实验套件提供移植好的EFSL工程文件,在此基础上调用EFSL提供的API接口函数实现文件操作。关于这个工程文件在《实验手册》有相关说明,至于EFSL的API接口函数请参考《EFSL接口及编程指南》。
实验设备:
需要自己准备一张SD卡
嵌入式文件系统移植
实验目的:
学习文件系统的知识,主要针对FAT(File Allocation Table)系列;了解SD卡结构;学习SPI通信。
实验内容:
目前有许多用于嵌入式系统的文件系统,很多是开源的,比如FatFs,可以在网上下载源码。选择其中一款文件系统,移植到开发板上。主要工作是编写SD卡的驱动。
实验设备:
需要自己准备一张SD卡
嵌入式以太网实验
实验目的:
学习嵌入式以太网,学会使用LwIP(Light Weight IP,一个开源的TCP/IP堆栈)
实验内容:
实验套件提供了移植好的LwIP工程文件,调用LwIP的RAW API函数实现以太网通信。更近一步,实现http协议,在PC机的浏览器上显示开发板输出的信息。有关LwIP工程文件在《实验手册》有相关说明,对与LwIP的RAW API函数请参考《LwIP接口RAW API介绍》。
实验设备:
需要自己准备一条网线,如果与PC机相连,请使用交叉网线。
附录
M16C62P教学平台ucos实验
在UCOS-II平台下编程
实验目的1.2.3.4.初步了解M16C/62P实验板的基本结构 学习M16C/62P的I/O端口编程 熟悉UCOS-ii的工作原理 掌握UCOS-ii平台下的编程方法
实验内容
利用UCOS-II实现开发平台的程序控制,提供范例程序实现4个LED的闪烁控制。
实验设备
1.M16C/62P实验开发板
2.High-performance Embedded Workshop 集成开发环境
3.串口连接线,电源
实验原理
系统平台I/O的控制原理和方法在基本实验中的说明已经很详细,这里就不作说明。
UCOS-ii的工作原理是上课的基本内容,大家应该掌握,这里提供移植好的工程范例。可以根据自己的兴趣实现其他I/O的控制。
编程实例
APP.c源程序代码
#include
staticOS_STKAppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE];staticvoidAppTaskStart(void *p_arg);void main(void)
{
MCU_Init();//开发板的一些初始化操作,这个可以根据需要改动
OSInit();//ucos初始化
OSTaskCreateExt(AppTaskStart,//创建开始任务(void *)0,(OS_STK*)&AppTaskStartStk[APP_TASK_START_STK_SIZE-1],APP_TASK_START_PRIO,APP_TASK_START_PRIO,(OS_STK *)&AppTaskStartStk[0],APP_TASK_START_STK_SIZE,(void *)0,OS_TASK_OPT_STK_CHK | OS_TASK_OPT_STK_CLR);
OSStart();//多任务开始调度}
staticvoidAppTaskStart(void *p_arg)
{
INT16Ui = 0;
INT16Udelay = 0;
(void)p_arg;
Tmr_TickInit();//节拍初始化
while(1){
delay++;
i = delay % 2;
LedSignalOut(LEDALL,i);//这个函数就是你们基本实验中的控制函数,//放在BSP.C中,可以添加其他控制函数提供给UCOS来调度
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);//100ms执行一次
}
实验过程与实验结果
实验过程
参考《程序调试过程》技术文档
1.实验板准备工作:使用串口线将COM1口和PC机连接,确认右下角的4个拨码开关已全部拨至OFF,并接上电源线。检查无误后,拨动右上角的电源开关,此时能观察到电源指示灯亮,否则应断开电源开关并检查连线。
2.启动High-performance Embedded Workshop集成开发环境,按指定步骤创建新的工作区与工程。这里建议使用提供的范例工程,因为有关编译器的一些设置比较复杂,很容易出错。
3.源文件都放在SOURCE文件夹下面,跟UCOS相关的代码放在SOURCE文件夹下的Ucos-II下,这里的文件不要改动。跟M16C平台相关的代码放在BSP文件夹下面,跟自己的应用相关的程序放在APP文件夹下面。
文件夹里面的“sect30.inc”、“ncrt0.a30”和基本实验中的文件内容不一样,不要随意更换,否则UCOS跑不起来。
4.参考《程序调试过程》技术文档进行相关调试工作。特别注意:在调试的时候全速运行GO了以后遇到OS_EXIT_CRITICAL()的时候会停下来,这个时候再按
一下go就可以看到LED的闪烁了。实验结果
开发板上的LED1、LED2、LED3、LED4闪烁点亮。
第四篇:物理实验方法
研究物理的科学方法有许多,经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。研究某些物理知识或物理规律,往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时,我们同时用到了观察法(观察电流表的示数)、转换法(把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小)、归纳法(将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起)、和控制变量法(在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积)等方法。可见,物理的科学方法题无法细致的分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程,来分析解答。下面我们将一些重要的实验方法进行一下分析。
一、控制变量法物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。可以说任何物理实验,都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。如:导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系,中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系,而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下,研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系,分别得出实验结论。通过学生实验,让学生在动脑与动手,理论与实践的结合上找到这“两个关系”,最终得出欧姆定律I=U/R。为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关,控制导体的长度和材料不变,研究导体电阻与横截面积的关系。为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关,保证压力相同时,研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。
利用控制变量法研究物理问题,注重了知识的形成过程,有利于扭转重结论、轻过程的倾向,有助于培养学生的科学素养,使学生学会学习。中学物理课本中,蒸发的快慢与哪些因素的有关;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;液体压强与哪些因素有关;研究浮力大小与哪些因素有关;压力的作用效果与哪些因素有关;滑轮组的机械效率与哪些因素有关;动能、重力势能大小与哪些因素有关;导体的电阻与哪些因素有关;研究电阻一定、电流与电压的关系;研究电压一定、电流和电阻的关系;研究电流做功的多少跟哪些因素有关系;电流的热效应与哪些因素有关;研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。
二、转换法一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如:分子的运动,电流的存在等,如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它。再如,有一些物理量不容易测得,我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值,如电功率(我们无法直接测出电功率只能通过P=UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P)、电阻、密度等。中学物理课本中,测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小大气压强的测量(无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压压起的水银柱的压强)测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度测液体压强(我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化)通过电流的效应来判断电流的存在(我们无法直接看到电流),通过磁场的效应来证明磁场的存在(我们无法直接看到磁场),研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);在研究电热与电流、电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度。在我们研究电功与什么因素有关的时候,我们将电功的多少转换成砝码上升的高度。密度、功率、电功率、电阻、压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的。在我们回答动能与什么因素有关时,我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大,就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。例:
1、分子运动看不见、摸不着,不好研究,但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它,这种方法在科学上叫做“转换法’。下面是小明同学在学习中遇到的四个研究实例,其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是()
A。利用磁感应线去研究磁场问题
B。电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定
C。研究电流与电压、电阻关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系:然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系
D。研究电流时,将它比做水流
解析:B。
三、放大法在有些实验中,实验的现象我们是能看到的,但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。比如音*的振动很不容易观察,所以我们利用小泡沫球将其现象放大。观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭,装水,插上一个小玻璃管,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。
四、积累法在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候,我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100,这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的积累法。要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间,测量出导线的直径,均可用积累法来完成。
五、类比法在我们学习一些十分抽象的,看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置;类似的,电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比;学习功率时,将功率和速度进行类比。例:
1、某同学在学习电学知识时,在老师的引导下,联想力学实验现象,进行比较并找出了一些相类似的规律,其中不准确的是()A。水压使水管中形成水流;类似地,电压使电路中形成电流
B。抽水机是提供水压的装置;类似地,电源是提供电压的装置C。抽水机工作时消耗水能;类似地,电灯发光时消耗电能D。水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能:类似地,电流通过电灯时,消耗电能转化为内能和光能
解析:C
通过类比,用大家熟悉的水流、水压的直观认识,使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面,栩栩如生。
六、理想化物理模型:实际现象和过程一般都十分复杂的,涉及到众多的因素,采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用的范围。中学课本中很多知识都应用了这个方法,比如有:液柱、(比如在求液体对竖直的容器底的压强的时候,我们就选了一个液柱作为研究的对象简化,简化后的模型依然保留原来的特点和知识)光线、(在我们学习光线的时候光线是一束的,而且是看不见的,我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简化,利用了理想化模型)液片、(在我们研究连通器的特点,求大气压时我们都在某一位置取了一个液面,研究该液面所受到的压强和压力,也是将问题简化,利用理想化模型法)光沿直线传播;(在我们学习中我们知道真正的空气是各处都不均匀的,比如越往上空气越稀薄,在比如因为空气各处不均匀形成了风,而在光是沿直线传播一节中我们将问题简化,只取一个简单的模型,一条光线在均匀的介质中传播)匀速直线运动;(生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动,在我们研究问题的时候匀速直线运动只是一个模型)磁感线(磁感线是不存在的一条线,但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线,将我们研究的问题简化。)例:
1、在我们学习物理知识的过程中,运用物理模型进行研究的是()
A、建立速度概念
B、研究光的直线传播
C、用磁感应线描述磁场
D、分析物体的质量
解析:B、C。
七、科学推理法:当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理,或说是在做出推论,例如当你家的狗在叫的时,你可能会推想有人在你家的门外,要做出这一推论,你就需要把现象(狗的叫声)与以往的知识经验,即有陌生人来时狗会叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案如:在进行牛顿第一定律的实验时,当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。如:在做真空不能传声的实验时,当我们发现空气越少,传出的声音就越小时,我们就推理出,真空是不能传声的。
八、等效替代法:比如在研究合力时,一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法,在研究串、并联电路的总电阻时,也用到了这样的方法。在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法真正的测出物与像的大小关系,所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。
九、归纳法:是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳,就要从总体中选出的样本,这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法,我们往往先尝一尝,如果都很甜,就归纳出所有的葡萄都很甜的,就放心的买上一大串。比如铜能导电,银能导电,锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理,反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。在阿基米德原理中,为了验证F浮=G排,我们分别利用石块和木块做了两次实验,归纳、整理均得出F浮=G排,于是我们验证了阿基米德原理的正确性,使用的正是这种方法。在验证杠杆的平衡条件中,我们反复做了三次实验来验证F1×L1=F2×L2也是利用这种方法。一切发声体都在振动结论的得出(在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时),都要用到这一方法。在验证导体的电阻与什么因素有关的时候,经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度,材料,横截面积,温度有关,也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。在所有的科学实验和原理的得出中,我们几乎都用到了这种方法。
十、比较法(对比法)当你想寻找两件事物的相同和不同之处,就需要用到比较法,可以进行比较的事物和物理量很多,对不同或有联系的两个对象进行比较,我们主要从中寻找它们的不同点和相同点,从而进一步揭示事物的本质属性。如,比较蒸发和沸腾的异同点。如,比较汽油机和柴油机的异同点 如,电动机和热机
如,电压表和电流表的使用利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别,使同学们很快地记住它们,还能发现一些有趣的东西。
十一、分类法把固体分为晶体和非晶体两类、导体和绝缘体。
十二、观察法物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在。在教学中,可以根据教材中的实验,如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中,要求学生认真细致的观察,进行规范的实验操作,得到准确的实验结果,养成良好的实验习惯,培养实验技能。大部分均利用的是观察法。
十三、比值定义法:例:密度、压强、功率、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
十四、多因式乘积法:例:电功、电热、热量等概念公式采取的都是这样的方法。
十五、逆向思维法例:由电生磁想到磁生电以上这些方法,还只是在初中物理的学习中会遇到和使用的一些科学方法,列举出来,希望能够给大家一些帮助。也希望大家都来关注这方面的问题,多了解和掌握一些科学方法,灵活运用,以便于指导我们的学习,工作和生活。
第五篇:烟碱实验方法
烟碱含量测定
一、引言
烟碱,俗称尼古丁,化学名称为1-甲基3-(3-氮杂苯基)氮杂环戊烷,分子式为C10H14N2,是烟草十多种生物碱中最重要的一种成分,而且具有多种用途,是重要的农药、医药工业原料和烟草添加剂。根据“在pH5.0下,甲基橙可与烟碱反应生成有色络合物,该络合物于氯仿中在可见光波长处的吸光度与其浓度成正比”的原理可用分光光度计测定烟草提取液中烟碱含量,其线性相关范围是0~0.2550g/L、线性相关系数为0.9994,此方法准确性好、精密度高、操作简便快捷、仪器价格低廉。
二、材料与方法
2.1 原材料、试剂与仪器设备
2.1.1 待测试样:
烟草提取液,经过烘干、研磨、浸提、离心分离等步骤进行制备。
2.1.2化学试剂
烟碱标样,氯仿(AR)、0.05mol/L盐酸(AR)、柠檬酸(AR)、磷酸氢二钠(AR)、甲基橙(AR)。柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液(pH5.00),甲基橙饱和溶液均在实验室现场配制。
2.1.3仪器设备:
分光光度计、磁力搅拌器、精密酸度计、分析天平(感量0.1mg)、1L容量瓶和10ml容量瓶。
2.2 实验方法
2.2.1 烟碱标准贮备液的配制
准确称取0.4280g烟碱标样,用0.05mo1/L盐酸溶液溶解并定容至1000mL,得到0.4250g/L烟碱标准贮备液。
2.2.2 烟碱标准溶液的制备
取10个10mL容量瓶分别编号为0、1、2、3、4、5、6、7、,分别加入0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0mL标准贮备液,用0.05mo1/L盐酸溶液定容到刻度,得到10个浓度分别为0.0000、0.0425、0.0850、0.1275、0.1700、0.2125、0.2550g/L的烟碱标准溶液(简称标液,下同)。
2.2.3 测定吸光度的基本操作
取某号标液或试样2mL,加入2mLpH5.00缓冲溶液和2.0ml的甲基橙饱和溶液,摇匀后加入20mL萃取剂,振荡萃取2~3min后静置3~5min;分离出下层萃取液后立即用比色皿取样, 立即(2~5min内)用分光光度计测定420nm波长处的吸光度并绘制标准曲线,求得回归方程。