课外探索教具

　　实验室仪器的起源发展

　　卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室，实际上就是它的物理系。

       剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛津大学同为英国的学府。

　　剑桥大学的卡文迪许实验室建于187l～1874年间，是当时剑桥大学的一位校长威廉·卡文迪许私人捐款兴建的。

       他是十八～十九世纪对物理学和化学做出过巨大贡献的科学家亨利·卡文迪许的近亲。

       这个实验室就取名卡文迪许实验室，当时用了捐款8450英镑，除去盖成一栋实验楼馆，还买了一些仪器设备。

　　英国是十九世纪发达的资本主义国家之一。把物理实验室从科学家私人住宅中扩展出来，成为一个研究单位，这种做法顺应了十九世纪后半叶工业技术对科学发展的要求，为科学研究的开展起了很好的促进作用。随着科学技术的发展，科学研究工作的规模越来越大，社会化和专业化是必然的趋势。卡文迪许实验室后来几十年的历史，证明剑桥大学这位校长是有远见的。

　　负责创建卡文迪许实验室的是物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。他还担任了卡文迪许实验物理学教授，实际上就是实验室主任或物理系主任，直至1879年因病去世(年仅四十八岁)。在他的主持下，卡文迪许实验室开展了教学和多项科学研究，按照麦克斯韦的主张，在系统地讲授物理学的同时，还辅以表演实验。表演实验则要求结构简单，学生易于掌握。

      他说：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。仔细调整好的仪器学生易于依赖，而不敢拆成零件。”从那个时候起，使用自制仪器就形成了卡文迪许实验室的传统。

　　教学设备对教学的作用

　　教学设备可以改进专业课教学的方法和手段，教学设备对教学效率的影响是十分明显的，因此，设备的更新不仅使开设课程成为可能，而且使传统的教学方法得以改进。

　　教学设备中又包括实验室设备。实验室设备是学生实验课所需的设备。它作为一种新型的教学工具目前越来越成熟的运用到教学行业。当下的实验室设备还可以满足各种不同实验的需要，但是要发展进步，就必须不断改进完善。从这个层面来说，就要求实验室设备的性能要有更大的发展进步。概括来说，未来的实验室设备将朝着以下几点方向发展:

　　（1）考核装置的改善及32位微机的应用，为教学考核的高、方便创造了有利条件。

　　（2）厚板切割和大尺寸工件切割的大型激光切割机随着可用于激光切割激光器功率的增大，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工向着重工业厚板切割方向发展。

　　（3）三维立体多功能实验室设备，为了满足汽车、航空等专业领域的立体教学提供需要，模型教具，目前已发展了各种各样的教学设备，比如数控轴数达到九轴，加工速度快，科学探索教具，精度高。在先进国家的汽车生产线上，专业工人的应用愈来愈多。目前，三维实验室设备正向高率、高精度、多功能和高适应性方向发展，课外探索教具，其应用范围将会愈来愈大。

　　（4）考核装置自动化和无人化为了提高率和节省时间，目前考核装置正向着考核装置单元和无人化、自动化方向发展。发展这种单元自动化系统，必须依赖于现今的自动控制、网络控制技术及计算机生产辅助管理系统技术等。

　　（5）紧凑型和组合一体化数控激光切割机随着实验室设备的升级，以及辅助装置的不断完善，出现了把传感器、电源、主机、控制系统和考核装置等紧密地组合在一起，形成占地面积小、功能完善的整套紧凑型实验室设备。

　　先进的教学设备实现了文化课程教学手段的现代化，教师可以利用先进的教学设备传达知识的要点，结合教学内容，运用声、光、电一体化的形式把学生的视觉、听觉等感觉充分调动起来。如果设备跟不上，那么学生学到的专业知识是过时的，用处不大。

　　玻璃的密度与密度计算

　　4.1玻璃的密度

　　玻璃的密度表示玻璃单位体积的质量，主要决定于玻璃的化学组成、温度和热历史，也与玻璃的原子堆积紧密程度、配位数有关，是表征    

玻璃的密度与化学组成关系密切。玻璃组成不同密度相差很大。各种玻璃制品中，石英玻璃的密度，为2000kg/m3，普通钠钙硅玻璃为2500―2600kg/m3。而含有PbO、Bi2O3、Ta2O5、WO3的玻璃密度可达6000kg/m3。甚至某些防辐射玻璃的密度可高达8000kg/m3。

　　玻璃的密度随温度升高而下降。一般工业玻璃，教具，当温度由20℃升高1300℃时，密度下降约为6%―12%，在弹性形变范围内，密度的下降与玻璃的热膨胀系数有关。

　　玻璃的热历史是指玻璃从高温冷却，通过Tf―Tn区域时的经历，包括在该区域停留时间和冷却速度等具体情况在内。热历史影响到固体玻璃结构以及与结构有关的许多性质。其对玻璃密度影响为：

　　4.1.1玻璃从高温状态冷却时，淬冷玻璃的密度比退火玻璃的小。

　　4.1.2在一定退火温度下保温一定时间后，玻璃密度趋向平衡。

　　4.1.3冷却速度越快，偏离平衡密度越多，其Tg值也越高。所以，在生产上退火质量的好坏可在密度上明显地反映出来。

　　在玻璃生产中常出现事故，如配方计算错误、配合料称量差错、原料化学组成波动等，这些均可引起玻璃密度的变化。因此，玻璃工厂常将测定密度作为控制玻璃生产的手段。

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