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自己看到的实验200(一)
自己看到的实验200(二)
能看到“热传递”的演示实验
湖南岳阳职业技术学院 朱小娟
在课堂中演示“摩擦和加热使铁块的温度升高”这个实验时总是不大方便，且实验效果欠形象直观，特别是那些思维活跃的学生提出的“热是如何传递”的问题，这一实验无法说明。笔者在反复琢磨后，设计了一种能形象直观地演示热“传递”的实验，现
介绍如下。
一、器材准备
宽为2 cm，长20 cm的铁片、铝片、铜片各一片；如果难以找到，用直径为0．8～1 cm，长20 cm的铁杆、铝杆、铜杆也可以；2 cm宽，20 cm长的玻璃片一块，或玻璃棒也可以；2 cm宽，20 cm长的小木条一根；打字蜡纸下的棉纸一张，或其他吸水性较好又有韧性而不太厚的棉纸都行；氯化钴5～10 g（一般的化学实验室有）；酒精灯一
盏；200 ml烧杯一个装四分之一杯水。
二、制作过程
将氯化钴溶解在烧杯中的水里，溶液呈粉红色；把棉纸裁成2 cm宽的长条，蘸上
氯化钴的水溶液后分别贴到铁片、铝片、铜片、玻璃片和木条上。
三、演示过程
1．把贴了湿棉纸的铁片的中间或一端放到酒精灯火焰上饶，如图1所示。马上即可看到粉红色的棉纸条就会从靠近热源处向两端或另一端逐渐地变成蓝色，生动形象地显示出热沿着物体温度高的部分“传递”到温度低的部分，效果非常明显。这就使我们
看到了热的“传递”。
2．若将贴有湿棉纸的铝片或钢片放到铁片上面，与铁片接触，这时铝片或铜片上的棉纸也会由红变蓝，这说明热由铁片“传递”到了铝片或铜片上。这又形象地反映了
热从高温物体“传递”到低温物体。
3．将贴了湿棉纸的铝片、铜片、玻璃片和木条分别放到酒精灯的加热，发现它们
变色的快慢各不相同，这又说明了不同的物质热“传递”的性能不相同。
4．如果将贴了湿棉纸的铁片或铝片扭成不同的形状，再放到火焰上烧，我们会发现，热也会沿着物体不同的形状“传递”。这能很好地说明，热的“传递”既不是沿直线也不是沿曲线，而是沿着物体“传递”的，没有物质，热是不能“传递”的，即在真
空中不能“传递”热，只能靠辐射。
四、实验原理
这个实验是利用了氯化钴得失水份时颜色发生变化的性质。氯化钴（CoCl2，CoCl3）在干燥的空气中只含有两个结晶水（CoCl2·2H2O)，颜色是蓝色的，加湿后变成含有6
个结晶水（COCl2·6H2O），颜色变成了粉红色、铁片或铝片“传递”过去的热将湿棉纸
上氯化钴溶液中的水蒸发掉，故其颜色由粉红色变成蓝色。
这个演示实验材料易得，制作简单，演示效果明显，直观性强，可见度大。
五、在演示过程中应注意的问题
1．棉纸在氯化钴溶液中浸湿后，要让水沥去一些，不要使其含水量太多，含水太
多不仅不易贴到金属片上，且加热时间过长演示效果也不好。
2．在把铁片放到酒精灯上烧时，最好不要用手直接拿着，因为若实验时间稍长就
会烫伤手。用传热性能差的纸或其他物体包着铁片的一端再拿着，就安全些。
3．玻璃片和木条放在火焰上不要烧得时间过长。玻璃片烧得温度过高可能炸裂或
软化，木条烧久了会燃烧，这样既不安全也影响实验效果。
自己看到的实验200(三)
一、实验目的
1．学会 MATLAB 的使用，掌握 MATLAB 的程序设计方法；
2．掌握在 Windows 环境下语音信号采集的方法；
3．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；
4．掌握 MATLAB 设计 FIR 和 IIR 数字滤波器的方法；
5．学会用 MATLAB 对信号进行分析和处理。
二．实验原理
1．用窗函数法设计FIR滤波器的基本思想是在时域逼近理想滤波器的单位脉冲响应。首先根据待逼近理想频率滤波器的频率响应为Hd ejΩ 。由IDFT求出理想滤波器的单位脉冲响应h[k]。为了获得线性相位FIR滤波器在窗函数法设计FIR滤波器的过程中，需要将线性相位因子ej(0.5MΩ+β)加入理想滤波器的频率响应Hd ejΩ 。
2．利用双线性变换设计IIR滤波器，首先要设计出满足指标要求的模拟滤波器的传递函数Ha(s)，H(s)通过双线性变换可得所要设计的IIR滤波器的系统函数H(z)。然后由a
如果给定的指标为数字滤波器的指标，则首先要转换成模拟域指标。
三．实验内容
1．语音信号的采集
要求利用 windows 下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在 1 秒左右。然后在 MATLAB 软件平台下，利用函数 wavread 对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过 wavread 函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。 wavread 函数调用格式：
y=wavread(file)，读取 file 所规定的 wav 文件，返回采样值放在向量 y 中。
[y,fs,bits]=wavread(file)，采样值放在向量 y 中， fs 表示采样频率（ Hz）， bits 表示采样位数。
y=wavread(file,N)，读取前 N 点的采样值放在向量 y 中。
y=wavread(file,[N1,N2])，读取从 N1 点到 N2 点的采样值放在向量 y。
2．语音信号的频谱分析
要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在 MATLAB 中， 可以利用函数 fft 对信号进行快速付立叶变换，得到信号的频谱特性；从而加深对频谱特性 的理解。
3．设计数字滤波器和画出频率响应
根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标： 1）低通滤波器性能指标， fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB， Ap=1dB； 2）高通滤波器性能指标， fc=4800 Hz， fp=5000 HzAs=100dB， Ap=1dB； 3）带通滤波器性能指标， fp1=1200 Hz， fp2=3000 Hz， fc1=1000 Hz，c2=3200 Hz， As=100dB， Ap=1dB。要求学生首先用窗函数法设计上面要求的三种滤波器，在 MATLAB 中，可以利用函数 fir1 设计 FIR 滤波器；然后在用双线性变换法设计上面要求的三种滤波器，在 MATLAB 中，可以利用函数 butte、 cheby1 和 ellip 设计 IIR 滤波器；最后，利用 MATLAB 中的函数 freqz画出各滤波器的频率响应。
4．用滤波器对信号进行滤波
比较两种滤波器的性能，然后用性能好的各滤波器分别对采集的信号进行滤波，在MATLAB 中， FIR 滤波器利用函数 fftfilt 对信号进行滤波， IIR 滤波器利用函数 filter 对信号进行滤波。
5．比较滤波前后语音信号的波形及频谱要求在一个窗口同时画出滤波前后的波形及频谱。
6．回放语音信号
在 MATLAB 中，函数 sound 可以对声音进行回放。其调用格式：
sound(x,fs,bits)；
可以感觉滤波前后的声音有变化。
四、实验结果及实验分析
1.语音信号的采集及频谱分析
Matlab程序代码如下：
[y,fs,bits]=wavread('dsp.wav')
y=y(:,1);
sound(y,fs,bits);
Y=fft(y,fs);
subplot(211);
plot(y);
title('音频信号的时域波形 ');
subplot(212);
plot(abs(Y));
title('音频信号的频域波形');
axis([0,5000,0,1.2*max(abs(Y))]);
1.得到的结果如下：
说明录音文件的采样频率为44100HZ，采样位数为16位。
2.信号的时域和频域特性：
音频信号的时域波形
0.4
0.2
-0.2
-0.400.511.522.533.5
x 10
音