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isbn号码:9787502335090

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《高中数理化实验探究与创新实践》 图书简介 本书旨在为广大高中阶段的学生提供一套系统、深入且富有实践性的数理化实验探究与创新指导。在当前教育改革对学生综合素质和创新能力提出更高要求的背景下，传统的理论学习往往难以完全激发学生的科学精神和动手能力。《高中数理化实验探究与创新实践》正是在此背景下应运而生，它不仅是对现有高中实验教学内容的补充和深化，更是一本侧重于引导学生从“操作者”向“研究者”转变的实用手册。 本书内容涵盖高中物理、化学、生物（侧重于与数理化紧密相关的基础实验技术）三大核心学科，以“探究性学习”为主线，构建了一个从基础技能掌握、典型实验分析、到前沿课题设计与实施的完整知识体系。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保证科学严谨性的同时，兼顾高中生的认知特点和学习兴趣。 --- 第一部分：实验基础技能与安全规范的精深化（约300字） 本部分是构建扎实实验操作能力的地基。我们摒弃了简单罗列仪器的枯燥介绍，而是将安全规范融入到具体操作流程中。 1. 基础测量与误差分析的再提升： 深入讲解了微米级测量、高精度电压电流表的使用，以及针对复杂环境（如温度、湿度变化）下的系统误差识别与校正方法。特别加入了基于统计学原理的最小二乘法在数据拟合中的应用，帮助学生理解“可靠数据”的真正含义。 2. 精密仪器操作与维护： 详细图解了光谱仪、电化学工作站（基础模块）等高中力所能及的进阶仪器的工作原理和日常维护。强调仪器校准的重要性，确保学生在接触更复杂实验时，能具备初步的仪器维护意识。 3. 规范的实验记录与报告撰写： 提供了国际通行的实验记录格式模板，强调观察记录的客观性、完整性与时效性。指导学生如何撰写结构完整、逻辑清晰的实验报告，包括摘要、方法、结果、讨论和结论的撰写要点，为将来申请科研项目或大学课程打下基础。 --- 第二部分：物理学实验的深度拓展与模型构建（约400字） 本部分聚焦于将高中物理中的抽象概念转化为可量化、可验证的物理现实，引导学生主动构建物理模型。 1. 力学实验的动态分析： 超越了简单的匀变速直线运动验证，深入探讨了气垫导轨实验中的空气阻力修正模型、单摆在非小角度摆动时的周期修正公式推导。引入了基于视频分析软件（如Tracker）对碰撞、摆动过程进行高帧率捕获和数据分析的实践步骤。 2. 电磁学实验的复杂电路分析： 在惠斯通电桥、伏安法测电阻的基础上，增加了对非线性元件（如热敏电阻、光敏电阻）的I-V曲线测量与分析，并探讨了如何利用这些特性设计简易的温度或光照报警电路。对电磁感应定律，本书引导学生设计实验来定量测量磁场变化率对感应电动势的影响。 3. 光学与热学的精确测量： 详细介绍了利用干涉条纹测量波长的高级方法，并指导学生设计实验验证光的偏振现象，而非仅仅演示。在热学部分，重点在于测量材料的比热容时，如何通过控制热量散失来减小误差，并探讨了温差电势的初步观测。 --- 第三部分：化学实验的反应控制与绿色合成（约400字） 本部分强调对化学反应过程的精确控制，并引入可持续发展和绿色化学的理念。 1. 反应速率的精细调控： 不仅是简单的浓度或温度影响，本书指导学生设计实验来研究催化剂表面积、离子强度对反应速率的非线性影响。重点介绍了如何使用数字传感器实时监测反应过程中pH值或电导率的变化，绘制动力学曲线。 2. 平衡状态的精确测定与移动： 引导学生设计实验来测定复杂体系（如弱酸/弱碱混合物）的解离平衡常数。在平衡移动方面，通过精确控制恒温环境，探究高压对固-气反应平衡的影响。 3. 基础有机合成与分离技术： 介绍基础的酯化反应、皂化反应，但重点在于优化反应条件以提高产率和纯度。引入了薄层色谱（TLC）作为快速分离和纯化中间产物的手段，并详细讲解了重结晶和升华的原理及操作技巧，强调产物纯度对后续性质验证的重要性。 --- 第四部分：跨学科创新项目设计与实施指南（约400字） 这是本书的核心价值所在，旨在激发学生将所学知识融会贯通，解决实际问题的能力。 1. 实验选题的思维导图： 提供了一套系统的选题框架，指导学生如何从生活中的现象或现有的科学理论中提炼出可行的、具有创新性的实验课题。例如，如何利用简单的电路知识设计一个模拟地震波的传感器；如何利用化学沉淀法初步分析自来水中的特定微量离子。 2. 创新性实验装置的自制与优化： 强调利用常见材料和3D打印技术（若条件允许）设计和制造定制化的实验装置。例如，如何自制一个简易的模拟大气压强变化的装置，或者设计一个能自动记录光照强度的光电实验记录仪。 3. 数据可视化与结果展示： 教导学生如何利用高级电子表格软件（如Excel或Google Sheets）进行复杂的数据处理，并使用专业的绘图工具（如Origin或Python基础库）生成符合学术规范的图表。最后，指导学生准备一个10分钟的“科学展示”（Science Showcase），模拟在小型学术会议上的汇报流程，锻炼口头表达和逻辑组织能力。 本书是为有志于深入理工科学习、渴望在实验中发现真理的高中生量身打造的进阶读物，旨在培养严谨的科学态度、扎实的动手能力和卓越的创新思维。

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