研究目的
研究将热成像相机作为物理教育中基于问题学习工具的应用,特别是用于可视化和理解热力学现象。
研究成果
热成像仪是物理教育中开展基于问题的学习和探究性活动的有效工具。它们能以直观且引人入胜的方式呈现和理解复杂的热力学现象。尽管价格不菲,但其成本下降和教育价值使其成为课堂使用的宝贵资源。
研究不足
热成像相机的高昂成本可能会限制其在学校的普及。此外,这些实验需要仔细考虑发射率和反射温度等因素,以避免产生误导性结果。
1:实验设计与方法选择:
本文描述了若干旨在探索热力学现象的定性热成像实验。这些实验被应用于基于问题的课程中,以引导学生进行探究式学习。
2:样本选择与数据来源:
高中生和大学生在查理大学的互动物理实验室参与这些实验。
3:实验设备与材料清单:
热成像仪、塑料和金属板、白炽灯泡、乙醇和水条带、酒精基记号笔、聚苯乙烯板、木槌、电阻器和电源。
4:实验步骤与操作流程:
每个实验均配有逐步操作说明,包括使用热成像仪进行装置搭建、实验执行和观察记录。
5:数据分析方法:
通过热图像的定性分析来观察和解读温度变化及热力学过程。
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thermal imaging camera
Visualizing thermodynamic phenomena and temperature changes.
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plastic plate
Used to demonstrate thermal conductivity differences.
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metal plate
Used to demonstrate thermal conductivity differences.
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incandescent light bulb
Used to demonstrate convection inside the bulb.
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ethanol
Used to study evaporative cooling.
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water
Used to study evaporative cooling.
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alcohol-based marker
Used to demonstrate temperature changes during handwriting.
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polystyrene plate
Used to demonstrate temperature increase during inelastic collisions.
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mallet
Used to demonstrate temperature increase during inelastic collisions.
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resistors
Used to study Joule heating in electric circuits.
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power supply
Used to power resistor circuits in experiments.
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