《带着问题参观科技馆》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带着问题参观科技馆（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 科技馆任务单参考资料：1、光电效应原理：定义 ： 光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应原理 ：电子在光照条件下从金属中发射出来，形成光电流。简单来讲，就是原子中的核外电子因为吸收了光子所传递的能量，从而足以克服原子核的吸引，变成自由电子。发射出来的电子叫光电子。要产生这种现象的条件是：入射光的频率高于极限频率这一效应存在许多有趣的现象：1.产生需要基本条件，入射的光波需要一个最低的频率，低于该频率的光波无论多强，不会产生光电子。2.在瞒住 1 中条件的基础上，发生光电效应后，会随着光强的增加在电路中出现更大的光电流，直
2、至最大值，称为饱和电流，其后不论光强如何增大其电流强度保持不变。光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电现象由德国物理学家赫兹于1887 年发现，而正确的解释为爱因斯坦所提出。科学家们对光电效应的深入研究对发展量子理论起了根本性的作用。详细介绍： 光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）这一现象是1887 年赫兹在实验研究麦克斯韦电磁理论时偶然发现的。1888 年，德国物理学家霍尔瓦克斯（Wilhelm Hal
3、lwachs)证实是由于在放电间隙内出现荷电体的缘故。1899 年， J J 汤姆孙通过实验证实该荷电体与阴极射线一样是电子流。1899 1902 年间，勒纳德（P Lenard ）对光电效应进行了系统研究，并命名为光电效应。1905 年，爱因斯坦在关于光的产生和转化的一个启发性观点一文中，用光量子理论对光电效应进行了全面的解释。1916 年，美国科学家密立根通过精密的定量实验证明了爱因斯坦的理论解释，从而也证明了光量子理论。光电效应：1905 年，爱因斯坦提出光子假设，成功解释了光电效应，因此获得1921 年诺贝尔物理奖。赫兹于 1887 年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应（
4、金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子）。光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的波长而与光强度无关。 生活应用与趣味常识：光电效应的原理到底是怎样子的？为什么我坐电梯的时候，当我们来到门前的时候门会自动打开？光电效应指的是一些特殊的材料在受到光照时会放出电子,如果把这些电子持续送出就形成电流. 你所说的电梯感应门有很多种感应方式,如果是光电感应的,则有一束光 (一般是红外光)射向接收器 ,接收器感光头会产生微小电流 ,在人挡住光时,接收器的电流中断,逻辑电路把这个中断当作工作电路开启的
5、命令,电路开启 ,把门打开 .2 2、可燃冰是如何形成的？几种存在形态？十多年前，苏联有一位天然气专家为了研究往天然气井里注水对产气量的影响，让工人把20 吨水注入一口气井里。不料，天然气出不来了，刚刚还出气的气井顿时变得死气沉沉。难道水会压住天然气？这是不大可能的事。这位天然气专家决定向气井里注入2 吨甲醇。没有几个小时，气井又喷气了。他继续研究这一奇怪现象，发现原来气体在低温和高压条件下很容易形成水化物。在气井深处，温度低，压力大，水注人之后，就跟井里的天然气很快结合起来，形成一种特殊的水化物可燃冰。气与水形成冰， 气又如何喷出气井呢？而注人甲醇之后，甲醇与水有很大的亲和力（可溶性？），这
6、样就破坏了可燃冰的结构，让气又解放了出来，重新喷出地面。人们很自然会想到在大海深处，很可能存在丰富的可燃冰。经过海洋学家和化学家的努力，这个猜想终于得到证实，在北极的海底发现了大量的可燃冰。可燃冰的结构很奇特，在1 个可燃冰气体分子周围，包围着6 个水分子，只要把水去掉， 就是一种理想的燃料。它的热值很高， 在每立方米可燃冰内压缩着200 立方米的可燃气体。它们的储量在海洋里也大得惊人，现在已探明的储量，比煤、石油和天然气的总储量还要大几百倍。至少可供人类用上几千年。天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称 Gas Hydrate ）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天
7、然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“ 可燃冰 ” 或者 “ 固体瓦斯 ” 和 “ 气冰 ” 。可燃冰是天然气分子（烷类）被包进水分子中，在海底低温与压力下结晶形成的。形成可燃冰有三个基本条件：温度、压力和原材料。首先，可燃冰可在0以上生成，但超过20 便会分解。而海底温度一般保持在24 左右；其次，可燃冰在 0时，只需30 个大气压即可生成，而以海洋的深度，30 个大气压很容易保证，并且气压越大，水合物就越不容易分解。最后，海底的有机物沉淀，其中丰富的碳经过生物转化，可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质，在温度、压力、气源三者都具备
8、的条件下，可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。“ 可燃冰 ” 并不是普通意义上的冰，而是一种由水与天然气相互作用形成的晶体物质，真正的名称是“ 天然气水化物 ” 。当它从海底被捞上来时，具有冰的外形，但很快就成为冒着气泡的泥水了，而那些气泡就是甲烷气。据研究测试， 1 立方米固体 “ 可燃冰 ” 能释放出 200 立方米的甲烷气体，是地球上石油、煤炭等能源的良好替代物。有关研究成果表明，“ 可燃冰 ” 形成的 必要条件 是低温、高压和气源，因而主要存在于冻土层中和海底大陆坡中，且蕴藏量巨大，保守地估计是石油储量总和的两倍以上，只要开发得当，完全可以取代石油和煤炭。然而，开发 “ 可燃冰 ” 非
9、常危险，由于水化物是低温高压下形成的，一旦脱离地下和海底，气化造成的“ 温室效应” 比二氧化碳高出若干倍，且开采时还会导致海床崩塌使甲烷大量释放。由于天然气的主要成分是甲烷，释放过程中一旦失控，难免酿成灾难。目前，起步较早的美国、俄罗斯等国家已经进入“ 可燃冰 ” 的初级开发阶段。我国有关专家则在实验室内人工合成了“ 可燃冰 ” ，并对存在 “ 可燃冰 ” 资源的青藏高原冻土层以及东海、南海等几个重要地域确定了勘探规划。可燃冰的化学式：化学式为 CH4 8H2O “ 可燃冰 ” 是未来洁净的新能源。主要成分 ：甲烷分子与水分子。形成可燃冰有 三个基本条件：温度、压力和气源它的形成与海底石油、天
10、然气的形成过程相仿，而且密切相关。 埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气 )。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“ 可燃冰 ” 。这是因为天然气有个特殊性能，它和水可以在温度25 摄氏度内结晶，这个结晶就是 “ 可燃冰 ” 。因为主要成分是甲烷，因此也常称为“ 甲烷水合物 ” 。在常温常压下它会分解成水与甲烷，“ 可燃冰 ” 可以看成是高度压缩的固态天然气。“ 可燃冰 ” 外表上看它像冰霜，从微观上看其分子结构就像一个一个“ 笼子 ” ，由若干水分子组成一个笼子，每个笼子里“ 关” 一个气体分子。目前， 可燃冰主
11、要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源，但由于开采困难，3 海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。3、张衡地动仪地动仪是汉代科学家张衡制作的测量地震的仪器，地动仪由青铜铸成，外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器内部中央立着一根铜质都柱；仪体外部周围铸着八条龙，按东，南，西，北，东南，东北，西南，西北八个方向布列。龙头和内部信道中的发动机关相连，每个龙头嘴里衔有一粒小铜珠。地上对准龙嘴处，蹲着八个铜蟾蜍，昂着头，张着嘴。当某处发生地震，都柱便倒向那一方，触动牙机，使发生地震方向的龙张嘴吐出铜珠，落到铜蟾蜍嘴里，发出“ 当啷 ” 声响，人们就知道哪个方
12、向发生地震。4、火箭发射过程中的能量转化答：化学能- 热能- 机械能分析：火箭燃料中贮藏着化学能，先由化学能转化成内能，再由内能转化成机械能。训练：对于火箭发射过程中的能量转化，下列说法正确的是（）A.将燃料的化学能经过内能转化为火箭的机械能B.将燃料的化学能转化为火箭的内能C.将燃料的内能转化为火箭的化学能D.将燃料的机械能转化为火箭的内能太空中飞船的太阳能板中的能量转化经过是：太阳能- 化学能- 电能分析：太阳能板是由硅材料制成的，这种材料能将太阳能转化成化学能，再由化学能转化成电能。5、风浪形成的原理风在水面吹起波浪,波浪出现后又改变波面附近气流的流场,因此 风浪 是风和水面相互作用的产
13、物. 风浪的成长与消衰主要地取决于对能量的摄取与消耗之间的平衡关系。风向海面输送能量能够引起海流，同时也会引起波动，关于波动如何从风中摄取能量而成长的机制，目前尚无统一而确定的论断。水面受风的作用和气压变化等影响,促使它离开原来的平衡位置,而发生向上、向下、向前和向后方向运动.4 这就形成了海上的波浪.波浪是一种有规律的周期性的起伏运动. 当波浪涌上岸边时,由于海水深度愈来愈浅,下层水的上下运动受到了阻碍,受物体惯性的作用,海水的波浪一浪叠一浪 ,越涌越多 ,一浪高过一浪.与此同时 ,随着水深的变浅,下层水的运动,所受阻力越来越大,以至于到最后,它的运动速度慢于上层的运动速度,受惯性作用 ,波
14、浪最高处向前倾倒,摔到海滩上 ,成为飞溅的浪花波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电. 当波浪上升时将空气室中的空气顶上去 ,被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电,当波浪落下时,空气室内形成负压,使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电 ,其旋转方向不变. 理论发展趋势多数观测表明,迈尔斯的不稳定性机制提供的能量,远小于风浪成长的实际需要.为了改进这个理论,曾进行大量的观测工作和理论工作,主要内容为：引入波动和气流湍流间的相互作用.这是在迈尔斯模型中所未考虑的.在使用的方程中保留非线性项,用数值方法
15、求解. 70 年代的风浪理论研究还包括：气流流线自波面分离所致的遮栏作用,波面破碎的影响,波和波间的非线性相互作用 ,气流对波面的切向作用力在能量传递中的作用,切流不稳定性机制于风浪生成阶段的应用等. 80 年代后 ,出现了斯托克斯波取代小振幅波作为研究风浪的基础的理论,它虽然使用了严密的力学方法和现代化的测量手段,然而对复杂的风浪的生成和成长问题,仍然处于探索阶段. 6、纳米材料的优点纳米的概念 ：长度单位，1nm=10-9米（ 10 亿分之一米） ，即 10-6毫米（ 100 万分之一毫米） 。纳米科学与技术，简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1 至 100 纳米范围内材料的性质和应用。纳米
16、是长度单位，原称毫微米。 纳米效应就是指纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电；原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点。纳米特有的四大效应： 表面与界面效应、小尺寸效应、 量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。纳米材料的优点有：除味、杀菌、韧性强、延长老化时间等。7、导电陶瓷为什么能导电导电陶瓷： 在一定条件（温度、压力等）下具有电子（或空穴）电导或离子电导的陶瓷叫做导电陶瓷。电子电导（包括空穴电导）有氧化物或碳化物半导体等。离子电导有固体电介质陶瓷，如ZrO2、-Al2O3 等。这些都是离子晶体的氧化物或复合物。在一定条件（温度、压力等）下具有电子（或空穴）电导或离子电导的陶瓷叫导电陶瓷。某些氧化物陶瓷加热时， 处于原子外层的电子可以获得足够的能量，以便克服原子核对它的吸引力，而成为可以自由运动的自由电子，这种陶瓷就变成导电陶瓷。导电陶瓷的原理楷体电子电导( 包括空穴电导 )有氧化物或
