物理DIS实验两例.doc

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1、物理DIS实验两例上海市松江二中朱红兵上海二期课改物理课程的亮点之一是应用数字化系统作为信息技术与物理学科整合的载体，由市中小学数字化实验系统研发中心研发和监制的这种被称为“DIS”数字化实验系统，能兼容现有教具、替代多种仪表，具有优良的性价比，使复杂问题简明化、抽象概念具体化、隐含原理明显化、枯燥理论趣味化，大大提高了实验效率。传感器、数据采集器和综合性智能教学软件等一批与数字化相关的载体，将成为上海中学物理教学的“新式武器”和探究学习的“技术平台”。和传统实验相比较，它有一些自身的特点，现就以两个实验作说明

2、。一、用DIS实验系统研究闭合电路外电阻与其所消耗功率的关系电路是高中物理学习的重要内容，其中也有不少重要实验，如研究电阻阻值与其所消耗功率的关系（电路图如图1所示）。由理论推导可得，其中变量为R与P，当R=r时，输出功率P有最大值。图1图2由于P=UI，电阻可由R=U/I计算得到，由此，P与R的关系归结为R两端电压与电流的关系。而电压与电流均可由传感器测出，电阻R的变化可用手动调节来完成（如图2）。为了得到尽可能多的连续且差距不大的数据，可选择隔0.2秒自动记录数据，直接分析所得数据，对偏差很大的数据进行自动

3、取舍，然后进行绘图，于是便得到Pm与R的关系图（如图3），由该图可观察到功率P有最大值，从而在一定程度上验证了理论研究。此实验亦可用传统实验来做，相比可发现还需较多步骤，首先在记录数据图3电阻与功率的关系图4时需用到电流表与电压表（如图4），把数据一个一个记录下来，与DIS实验系统的一步到位相比，显得冗长而繁琐，且产生的误差较大（传统实验用眼用手，而DIS自动记录）。因此用DIS实验测量所得到的结论更精确、科学、可信。另外，在绘图时，电脑的自动性所显示出来的方便也是一目了然的。二、验证牛顿第二定律实验此实验的目

4、得是研究物体的加速度a与外力F及物体质量m的关系，运用控制量变法，即m一定、F变化，测量a与F的对应值并找出其中的关系。F一定、m变化，测出a与m的对应值并找出其中的关系。最后综合a与F，a与m的关系，确定a、F、m三者的关系。A：传统实验实验设计：取一个小车，放在光滑的标有刻度有水平板上，并系一根绳，绳的另一端跨过定滑轮系住砝码，使小车在砝码的作用下做匀加速运动，拉力的大小就是砝码的重力，小车的质量和力的大小可通过增减法码来改变。由于传统实验物体的加速度不易测量，需转化为测量时间和路程，由s=1/2*at2得

5、到加速度，所以在零刻线处立一块木板，记录小车开始运动的刻线到零刻线的距离并记录所用的时间。实验过程与分析：⑴研究质量一定，加速度和力的关系：M/gF/NS/cmt/s第一次25020800.14每二次25010400.14由S=½*at2可得：a1=81.6m/s2，a2=40.8m/s2，a1/a2=F1/F2，即a∝F。⑵研究力一定，加速度与质量的关系：M/gF/NS/cmT/s第一次50020390.14第二次25020800.14由s=1/2*at2得：a1=40.0m/s2，a2=81.6m/s2，a

6、1m1=a2m2，即a∝1/m。结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，即F∝ma（a∝F/m），F=kma。BDIS实验实验设计：取一个小车，放在光滑的水平板上，并系一根绳，绳的另一端跨过定滑轮并系住砝码，使小车在砝码的作用下作匀加速运动。拉力的大小就是砝码的重力，小车的质量和力的大小可以通过增减砝码来改变，将小车与测试加速度的运动传感器连接，并连入电脑。实验过程与分析：⑴研究质量一定，加速度与力的关系a/m.s-210.14.92.5F/N20105a1/F1=a2/F2=a3/F3，即a∝F

7、。⑵研究力一定，加速度与质量的关系a/m.s-252.51.7m/g125250375a1m1=a2m2=a3m3，即a∝1/m。结论：物体的加速度a跟受到的作用力F成正比，跟物体的质量m成反比，即a∝ma（a∝F/m），F=kma。从以上两例可以看出，DIS实验能将复杂的实验简单化，使实验更加方便，操作简单、便捷，利用机算机和传感器可更快更精确地得到实验数据并进行计算，能描出精确的图像或进行图像拟合。利用DIS还能完成一些传统实验无法完成的实验，如在传统实验中，没有设备能很方便地测量磁感强度，现在有了磁感强度

8、测量模块，我们可以用它和电流传感器、电压传感器等模块组合使用，设计一系列较复杂的物理实验。当然，传统实验可以为学生“重现”当年物理学家们做实验的场景，让学生可以更真实地了解定律的发现过程，能较好地培养学生的动手能力，加深学生对实验结论的理解和记忆。所以在教学中，我们应该将传统实验与DIS实验有机地结合起来，“择其善者而从之，其不善者而改之”，才能更好地学习物理这门以实验为基础的学科，取