在初中物理实验中应用热成像仪展示热现象

吴海毅 谢立行 广州市白云区同和中学 500515

背景：

经过初中阶段的物理学习，在对物理知识有一定了解的前提下，我们课题组在调研过程中发现传统物理实验的一些缺陷，认为有必要对传统实验进行改进、创新。而传统的实验，如用温度计测量温度时，反应缓慢、取样点单一；触摸法感知热量时，难以让全体同学共同参与。为了达到课程提倡的探究体验式学习，增强同学们的感官参与体验，需要引进更为先进的仪器，改良实验，以收到更好的试验效果。

一、应用热成像仪展示热现象

1、改进实验的原理：

红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，是一种肉眼看不见非可见光。红外线有许多作用，其中一种重要的应用就是感知温度。我们知道，热传导有三种方式，其中一种叫做辐射。辐射指的是电磁波产生的能量流动，而与传送热量有关的电磁波主要在电磁波谱的红外部分。因此，通过探测物体的红外辐射，我们就能得知它的温度。

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同。

下面是我们课题组组织学生参与的热像仪合照、正常合照对比：

2、为什么在初中物理热现象教学中使用红外热像仪？

红外热像仪与传统的探测方法相比，直观明了、取样全面。

我们课题组使用热像仪来改进初二物态变化章节蒸发吸热的实验。

酒精蒸发吸热

把酒精涂抹在手臂上，开动风扇加速酒精挥发，并用热像仪拍摄。

在这之后，我们课题组有了一个意外的发现：负责涂抹酒精的成员的手，在热像仪的拍摄下，展现出了不同寻常的颜色。

3、分析：通过热像仪拍摄，我们能直观，全面的看到平常仅靠感觉才能体会到的现象。

我们课题组利用热像仪对初中物理教学中其他经典热学实验进行拍摄，并对比它与传统实验的差异。

二、部分初中热现象实验的对比改进。

实验1：焦耳定律

实验2：做功改变物体的内能

三、改进实验的体会

我们课题组通过分析以上实验在使用传统方法和热像仪测量法时所展现的效果差异，可以看出传统的转换法、测量法、触摸法都存在着不直观、不明了、反应缓慢、取样点单一、缺乏感官体验、学生参与度不高等种种不足；而热像仪测量法能够弥补上述缺陷，学生们能更深入地参与到实验当中，更深刻地理解、体会实验过程和结论，与此同时，更能活跃课堂气氛，从而达到课程提倡的探究体验式学习的目标。

除了上述实验，我们认为热像仪测量法具备了传统试验所不具备的优点，可以更深入广泛的应用到其他有关内能转化的实验当中，甚至还可以探究“声音能够传递能量”等实验，观察声音的能量是否可以转化为内能这一类话题，以达到拓展探究目的。