2024年6月14日发(作者：)

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八九点钟

科教展台

基于LabVIEW设计的热学实验

温度监控演示器

山东省淄博市临淄区青少年科技馆 高忠青

研究背景

物理是一门以实验为基础的学

科，其中的很多规律、公式都是从

实验现象中得来的。特别是初中热

学部分的学习，知识点比较多且分

散，既有记忆、理解的内容，又有

繁琐的计算题，仅凭课堂上教师的

说教，很难把众多的知识点输送给

每个学生。而且目前的初中物理热

学教学的很多内容都涉及电学与热

学的综合实验，教材中虽有配套的

实验教具，但是存在很多问题或缺

陷：一是传统的热学实验教具体积

大、质量重，不便于携带和存放；

二是酒精灯中的液体酒精是易燃物，

操作携带既不方便又不安全；三是

演示实验现象时，坐在教室后面的

学生看不清楚；四是有的教师虽制

作了一些组合实验设备，但都是单

一用于电学或热学，不易进行定量

实验；五是传统热学教具中没有具

备科技含量的信息化教学元素，对

于以解释科学问题著称的物理学科

来讲有些勉强，不能在实验过程中

培养学生的创新能力和动手能力。

为了解决上述问题，我设计制

作了“基于LabVIEW设计的热学

实验温度监控演示器”，实现既能

呈现清晰、生动的实验效果，又能

提高学生参与实验学习的兴趣；既

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China Science & Technology Education

紧扣科技前沿脉搏，又能集中学生

上课的注意力；既能帮学生理解热

学部分知识点，又能帮他们线性提

高物理成绩的设计目的。

产品设计

如图1所示，演示器主要

由52单片机三路温度测量系统、

LabVIEW上位机系统和热学实验硬

件3部分组成。

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热学实验硬件部分的组建

如图2所示，热学实验硬件部

分的加热容器由耐高温、透明的石

英玻璃带底圆筒与24 V（100 W、

200 W）加热棒组成。加热设备的固

定与支撑采用箱体设计，箱体整体

采用CAD绘图软件设计，通过激

光切割机裁板，用亚克力胶粘接及

塑料拐角固定而成。