美国NGSS科学与工程实践构架与化学教学案例——影响化学反应速率的因素

美国《新一代科学标准》（NGSS）强调科学实践的重要性并提出科学与工程实践的关键要素，不仅为科学实践的具体实施提供了方向而且使科学实践的评价标准更加明确。在介绍NGSS科学与工程实践的构架基础上，以“影响化学反应速率的因素”为例分析了科学与工程实践的关键要素在教学中的反映及实施特点，并基于案例分析提出对我国中学化学教学过程设计的借鉴与启示。     

微波灰化重量法测定卷烟纸中灰分

卷烟纸灰分是卷烟纸质量控制的一项重要指标,产生卷烟纸灰分的主要成分是纸中添加了碳酸钙等无机填充物,这些填充物可起到改善卷烟纸的透气度、调节卷烟纸的燃烧速率、提高卷烟纸的白度和不透明度、改善卷烟纸的手感和外观质量以及节约纤维用量等作用[1]。     

真空冷却过程中实验条件对真空冷却速率的影响

以熟肉为实验材料,对实验条件对真空冷却速率的影响进行了理论分析和实验研究。实验结果表明:真空室有效容积越小、真空泵抽速越高,则真空冷却时间就会越短;冷阱温度对真空冷却速率有着明显的影响;当真空室内的最终压力在0.4～0.61kPa变化时,熟肉的表面温度一直在0℃以上,其真空冷却的时间随着真空室内压力的升高而增加。而真空室内的最终压力在0.3kPa左右时,熟肉的表面温度在真空冷却过程会低于0℃。     

Microanalysis of silver jewellery by laser-ablation laser-induced breakdown spectroscopy with enhanced sensitivity and minimal sample ablation

Laser-ablation laser-induced breakdown spectroscopy(LA-LIBS) based on single Nd:YAG laser is used to analyze copper impurity in silver jewellery with enhanced sensitivity and minimal sample ablation. 6-30 folds signal enhancement can be achieved under the re-excitation of the breakdown laser and the spatial resolution is only determined by the ablation laser. 50 ppm limit of detection of copper is achieved when the crater diameter is 17.2 μm under current experimental condition. This technique gives higher analysis sensitivity under the same sample ablation in comparison with single pulse(SP) LIBS. It is useful for high sensitive element microanalysis of precious samples.     

磁控法测定热发射电子的速率分布

利用磁控法直接测定了真空二极管中发射的热电子的速率分布,并证实了热电子的速率分布有别于麦克斯韦速率分布率.由于空间电荷效应的存在,在磁场较大的情况下数据与理论存在偏差.     

超越SNOM探针通光孔径尺寸的金属纳米间隙超分辨测量

采用电磁场有限元方法,数值模拟了孔径型扫描近场光学显微镜(aperture Scanning Near-field Optical Microscopy,a-SNOM)在照明模式下的工作过程.针对金偶极天线结构,改变天线长度和纳米间隙尺寸,计算了a-SNOM探针孔径的远场辐射速率随探针端面中心坐标变化的扫描曲线,实现了超越a-SNOM探针通光孔径尺寸的天线金属纳米间隙的超分辨测量,对于100nm通光孔径的探针,可分辨最小尺寸为10nm(0.016倍波长)的金属间隙.通过对比金属和介质偶极天线的a-SNOM探针远场辐射速率测量的计算结果,表明天线金属纳米间隙的超分辨测量的实现是由于金属间隙表面等离激元的激发.     

1stOpt软件在蔗糖水解实验教学中的应用

将1stOpt软件用于物理化学实验蔗糖水解反应速率常数的测定中，在无需严格记录反应开始时间和测定反应终了旋光度的情况下，通过非线性拟合无需编程及公式变换就可以简单方便准确地得到反应速率常数，避免了传统数据处理方法所带来的人为误差，可以补充和改进物理化学实验的教学。     

液氧储箱停放阶段蒸发率研究

针对低温液氧充注完成后储箱短期处于过热状态,采用三维模型数值模拟了在地面常压和闭口停放时段里储箱内蒸发速率和温度分层变化特征,对253K、273K、313K三种环境温度对液氧蒸发速率和温度分布的影响规律进行了分析。根据模拟结果可知,受到初始过热度的影响,开口停放结束后三种环境工况下储箱温度最低位置均出现在相界面处,253K、273K、313K环境温度下液氧平均消耗率分别为0.99%/h、1.03%/h、1.28%/h;当排气阀关闭后,三种环境工况下,储箱内液氧温度分布呈现从相界面至储箱底部不断降低趋势,环境温度越高,温度分层越明显;253K、273K、313K工况下相界面液氧蒸发速率在闭口停放后期分别为0.014g/s、0.039g/s、0.058g/s。     

中美高中化学教科书支撑同一知识的实验设计和内容呈现比较——以“影响化学反应速率的因素”为例

以人教版、苏教版、鲁科版高中化学教科书以及美版教科书中支撑"影响化学反应速率的因素"这一知识内容所涉及的实验内容为研究对象，从实验的设计和内容呈现等方面进行系统地比较，结果表明：国内的教科书中设计的实验探究性更强，对于学生能力的培养更加全面，美国教科书中设计的实验更注重吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。最后综合分析了不同版本教科书的优缺点，并对实际教学提出一些建议。     

弹道明胶老化初级阶段的模型

用流变震荡模式研究了10 wt%浓度的弹道明胶在冷却和等温下的老化行为.对明胶从sol-gel点冷却到某个目标温度的过程,通过不同冷却速率的实验,建了一个弹性模量与温度的线性关系.不同温度下明胶的等温老化实验表明,弹性模量-时间曲线具有相似的形状.依据Normand提出的二级反应动力学模型,引入一个表征明胶老化行为的速率常数,构建了一个预测弹道明胶在老化初级阶段的弹性模量演化的模型.该模型中模量-温度关系在初始和无穷大时是直线,其他模量-温度线是近似直线,并交于sol-gel点.老化速率常数和过冷度之间符合Flory-Weaver方程.对弹性模量和老化时间进行归一化处理,可将不同温度下的老化曲线叠加成一条主曲线.