浅谈传感器技术在物理实验教学中的应用

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1、浅谈传感器技术在物理实验教学中的应用四川省宜宾市长宁县中学校潘学林随着我国教育课程改革的不断推进，凡是有助于创造出学牛主动学习和和谐发展的资源都应该加以开发和利用。物理实验的工具也应增加新科技新技术手段，通过对传感器的了解。我认为将传感器技术引入中学物理实验和实验教学中是一个很好的方式。一、传感器技术1、传感器传感器通常是把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置。有时又被称做检测器、探测器或变换器。在智能化的机器中，传感器相当于人的眼、耳、鼻、舌或手等感官，给机器提供必要的信息［1］。可以看到传感器可以满足我们在物理实验中需要测量或感受的一

2、些物理量如：力、热、声、光、磁等。2、传感器种类传感器根据敏感元件的不同可分物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应而传感器。物理上能用到的主要是：电压传感器、电流传感器、微电流传感器、磁感强度传感器、温度传感器、压强传感器、力传感器、光照度传感器、位移传感器、光电门传感器、声波传感器等。通过传感器进行测量更加的精确、实时、便捷。也让物理实验研究能跟上科学技术的发展，让学生体验物理知识在我们牛活的应用，更加的热爱物理这门学科。二、传感器在物理实验中的应用。在教育科学出版社的普通高中课程标准实验教科书物理教材中，有《选修3・2》第三章传感器的学习。一些实验中也引

3、入了传感器技术，如：1.《必修一》第一章、3运动快慢与方向的描述一速度。发展空间应用数据实时采集系统（DIS）测速度，用的是光电门传感器和运动传感器测量物体的瞬时速度大小。1.《必修一》第三章、2探究加速度与力、质量的关系。实验方案中提岀了用位移传感器来采集数据输入计算机来描绘岀小车的速度图像并测量岀其加速度的大小。2.《选修3-1»第三章、3磁感应强度磁通量。发展空间用传感器测量磁感应强度，器材中用到了电流传感器、磁传感器。可见在我们的教科书上已经提出了一些传感器的使用。但在平时的物理实验和教学中我们还很少使用传感器。三、传感器技术应用的好处1•利用传感器技术

4、，物理实验现象的可视化。在演示实验中有的物理过程短或者现象变化快与变化不明显。这使得学生在观察的时候很难观察到现象。物理实验教学的成功经验表明，把物理现象和规律纳入学生的可视化范围，让学生“看到现象”是实验成功的关键。［2］这种情况我们可以通过传感器技术来进行感受，把这些现象转化成可视的数据或图像。如在研究超重与失重这节知识中的演示实验，传统方式采用的是弹簧测力计下挂一个重物，用手提着弹簧测力计，使重物在竖直方向上做多种方式的运动。观察并记录弹簧测力计示数的变化情况。在演示过程中由于实验过程短，弹簧测力计的示数变化太快。学生根本就很难观察到弹簧测力计的具体示数和

5、变化情况，更谈不上记录数据和后面的讨论交流。将传感器技术引入超重、失重教学，就可以在很短的时间内清楚地记录下拉力（压力）随吋间变化的图像［3］o获得的拉力数据将为本节知识的研究与学习提供素材，让学生或得直观的认识。2•利用传感器技术减小实验误差。物理是一门以实验为基础的学科，实验是物理研究和学习的重要方法之一，物理概念的形成、物理规律的发现、物理理论的建立都是以严谨的物理实验为基础的。实验的实施不仅要观察物理现象，还要从现象中找出各物理量之间的数量关系，这就必须对物理量进行测量。在测量中由于仪器设备、实验环境、实验者技能等诸多因素的影响，使得测量结果不可能绝对精

6、确。测量结果与真实值之间总会有一定的差异，即存在测量误差。误差的大小反映我们的认识接近于真实的程度。引入传感器技术的精确性这一特点来弥补由于工具、实验者等因素容易造成误差的测量，减小实验的误差让实验现象更加的接近真实情况。如在用单摆测重力加速度实验中，用停表记录摆球过平衡位置n次的吋间而得到单摆的周期。在这里人工观察过平衡位置并计吋，很难达到准确。我们可以采用传感器中的光电门传感器，来记录小球过平衡位置的次数和吋间，这样就可以精确判定过平衡位置的时间，从而减少误差。3.利用传感器技术，培养学生探究能力与创新能力物理学习是一个贯穿了问题、实验、观察、归纳、结论的过

7、程。在实验教学中我们注重通过实验再现科学发现的过程，从而让学生体验到“发现问题一提出假说一实验验证一合理外推一得出结论”的科学探究过程，初步掌握科学研究的方法［4］。传感器的应用大大提高了这种探究过程的实效。比如在学习匀速圆周运动中，圆周运动的实例分析。教材通过理论分析汽车转弯、旋转秋千等示例。但学生很难建立正确的物理模型，并对一些现象保持怀疑的态度。我们可以利用传感器测量的方式，观察理论与实际情况是否相符。也可以鼓励学生充分利用实验创设情景，主动地进行探索、学习,让学生在研究和归纳的过程中理解物理变化及其规律。这样学生最终不仅可以更深入地理解物理现象而II可以

8、掌握学习物理的一种能力，