电脑控制热辐射实验的拓展

王珊

摘 要：本文介绍了美国PASCO公司传感器热辐射实验系统在实验教学中的应用，特别是在大学生创新能力培养中的应用和效果。

关键词：热辐射 创新能力 PASCO热辐射实验系统

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（c）-0003-01

目前高校培养的本科和专科人才，主要为应用型人才而非理论研究型人才。新世纪高校人才的需求是培养一批具有创新素质和创造能力，能够将所学知识活学活用的创新型人才[1]。这也就给高校的实验教学提出了新的要求，因此众多高校的物理实验教学就不仅仅安排了基础实验部分（侧重于学生实验能力和技能的训练，即是要求学生的学会基本测量和锻炼动手能力），更加重了综合设计性实验部分（侧重于创新能力的培养，即要求学生能综合多方面的的原理与理论，合理设计解决较复杂的实验问题）；甚至更多的教师鼓励引导学生加入高校的科研团队，在课余时间参与高校“第二课堂”，申请大学生创新实验项目等一系列有益于培养学生创新能力的活动[2]。

1 PASCO热辐射实验的介绍

PASCO物理实验设备不同于传统的教学仪器，它是采用传感器和先进的数据采集接口，配以专用的实验数据采集软件[3]。PASCO热辐射实验系统由TD-8580A型腔体热辐射仪、CI-6552A型功率發生器、CI-6527A型热敏电阻传感器、CI-6628型红外光传感器、CI-6538型转动传感器及其线性运动附件、60厘米光学导轨、光阑底架、750型接口、计算机和Datastudio软件等部分组成。

该系统在物理实验教学应用中采用计算机控制各种传感器，能够实时采集实验中各种变化的物理量；数据采集处理软件有中英文版本，并且实验数据的显示和处理功能强大；而且不同类型的配件套组可拆卸搭配组合，十分适合开设综合性、创新性、设计性物理实验的需要。

腔体热辐射仪顶部有铝立方腔体，其四个侧面分别为黑面，白面，抛光铝面以及有洞磨砂铝面。在开设综合设计性实验时，学生可以利用红外光和可见光传感器对加热的铝立方腔体四个不同侧面的腔体热辐射情况与可见光在表面反射情况进行电脑监控和数据采集。通过“Datastudio”软件进行分析和处理，来研究腔体的热辐射特性。

2 PASCO热辐射实验的拓展

启发引导学生利用实验室的现有实验设备进行研究和探索，培养创新意识和创新能力，PASCO热辐射实验仪有很好的应用效果。一个实验是否适合于开设综合设计性实验，除了它涉及到多学科或者多方面的原理或理论外，还取决于该实验中的影响实验结果的因素或者可变的实验条件是否多。物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。因此，PASCO热辐射实验的拓展也可分为以下几个方面。

（1）CI-6552A型功率发生器用于控制TD-8580A型腔体热辐射仪加温，可研究功率发生器的电压电流与腔体温度的关系，研究升温，控温和降温曲线，更好控制温度变化。

（2）CI-6527A型热敏电阻传感器用于测量TD-8580A型腔体热辐射仪的温度，可以研究热敏电阻的阻值与温度的关系，更好了解热敏电阻传感器的测温范围和精度；也可与热电偶等其他测温工具进行比较性研究。

（3）CI-6628型红外光传感器用于探测TD-8580A型腔体热辐射仪的红外特性：可以控制腔体温度，研究不同温度对红外热辐射的影响；可以控制红外光传感器与腔体之间的距离与相对位置（利用光学导轨上转动传感器及其线性附件控制），研究腔体的红外热辐射在空间中分布外情况。

（4）腔体热辐射仪顶部有铝立方腔体，其四个侧面分别为黑面、白面、抛光铝面以及有洞磨砂铝面，可以比较不同面的热辐射情况。也可调换光传感器测量可见光在不同表面反射情况。

（5）保温材料对红外辐射有阻隔作用，改变材料的颜色、厚度、材质和结构等条件，可以对热辐射的阻隔或吸收效果做对比性研究，深入了解影响材料热辐射特性的因素，并可以对于保温材料在产生活中的应用进行探索。

（6）“Datastudio”软件的实验数据的显示和处理功能强大，可以对实验结果的数据处理过程和方法进行研究。

3 结论

采用美国PASCO热辐射实验系统，通过与电脑相连的传感器采集数据，利用Datast udio软件对数据进行分析，该实验中影响实验结果的因素或者可变的实验条件众多，十分适合于开设综合设计性实验，还可以再以上六个方面的基础上鼓励引导学生根据自己的兴趣做深入或拓展研究，锻炼培养学生的科研与创新能力。

参考文献

[1] 浅谈高校实验教师自身教学能力的培养[J].科技资讯，2011（33）：180.

[2] 王翠菊，孟召平.大学生创新实验项目选题的策略[J].教研，2010，8：32-33.

[3] 朱海平.PASCO实验在物理教学中的应用，丽水学院学报[J]2007，29（2）：89-91.