《高中物理dis实验与传统实验的比较研究》开题报告

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1、《高中物理DIS实验与传统实验的比较研究》开题报告第一部分：问题的提出DIS(DigitalInformationSystem)实验是数字化信息系统实验的简称，DIS作为一种现代化教学技术己被引入到上海市二期课程改革的试点教材中，但它在上海的诞生和发展将给高屮物理实验教学带来一片怎样的天地？它与传统实验相比较存在哪些优势和不足？在以学生发展为木进行教学的今犬，运用DIS实验來部分替代传统实验将使学生哪些方面的能力得到加强，而又削弱了学生哪些方面的能力？二期课改屮引入了这样一•套价值不菲的实验系统到底能不

2、能体现出它的价值？带着这些问题，我们提出了《高中物理DIS实验与传统实验的比较研究》的课题。第二部分：研究目标和内容在这个课题研究中，我们将对DIS实验和传统实验进行两个大项，五个小项的比较。一.硕件比较研究其屮包括：实验设备比较2•实验谋羌比较通过硬件比较，我们将总结出两种实验在实验设备的先进性、操作的便捷性及可持续发展性方面熟优熟劣。二.软件的比较研究其中包括1•对学生基本知识掌握难易度的比较2•对学生齐方面能力培养的侧重点的比较3•对学生的情感、态度、价值观培养以及改善学生学习方式的比较通过软件比

3、较，我们将总结两种实验对学生各种能力发展的影响，对教师教学能力的影响，以及两实验间究竟是谁应取代谁还是互补发展的关系。第三部分：研究对彖、过程和方法—.高中物理DIS实验与传统实验在硬件方面的比较1实验设备比较(l)DIS实验屮所用到的设备绝大多数是以二十世纪前沿科技作为技术理论支撑，二十世纪下半叶得到实际应用的具冇较高科技含量的装备。其屮包括：微型计算机、传感器、数据采集器和软件。其中数据采集器与计算机以串行方式通信，采用四路并行输入，可同时接插四种传感器。传感器屮包括电流、微电流、电压、温度、声波、

4、位移、力、磁、光电门等多种设备。这套设备的特点是能快速、准确、动态地采集实验信息，并实现数字化显示,由计算机辅助进行分析处理（2）传统实验中所用到的设备，绝大多数是以十八、十九世纪的物理学知识作为理论支撑。使用了几十年，其至上百年的老式装备，其屮主要包括：秒表、米尺、天平、弹簧秤、打点计时器、电压表、电流表、温度计等等这套设备的特点是每做一个实验必须出多种仪器组合使用，实验进程缓慢，精度不高，且要由人工进行大量的计算来分析处理实验信息。1DIS实验与传统物理实验在误差分析上的比较实验误差可以分为两类：系

5、统误差和偶然误差。传统实验屮的绝大部分需要人工读取记录实验数据，因而偶然误羌在整个实验误羌中占了相当大的比例。而DIS实验可以自动采集实验数据，因而基本消除了偶然误差。接下来的比较就是针对系统误差的。（1）力学部分：1时间测量：传统秒表测量时间或者是利用打点计时器。秒表的最小数量级为0丄秒，而打点计时器是每两个点间隔0.02秒。DIS实验会根据不同实验的要求调节测量吋间的精度和范围。其调整范围在“0.1ms~7500ms”之间。就是说，可以通过调节取样的时间，来达到实验的要求。如果实验要求精度高。即间隔

6、时间极短来取样。由于DIS采集器冇四个通道,那么采样点时间间隔二数据采集器的时间间隔（数据区内的数字）X4（四个通道）。即采样点时间间隔调解范围在“0.4ms~30000ms”之间。比如：在进行力学和直流电实验吋可使用“快”，“默认值”，“慢”三个挡位。光电门和单摆实验，可使用“默认值”。进行交流电（使用交流信息发生器）试验，可在

7、“0.1ms~0.5ms”之间设定或选“最快”“极快”挡。如果做温度,压强实验，就应釆用“极慢”挡。不同实验对应不同频率的取样，可以大大提高实验的精度，减少偶然事件对实验的影

8、响。2速度测量：传统实验是利用公式计算平均速度。但大多数实验需耍的是瞬时速度。比如动能定理，机械能守恒等实验均需要II舜时速度，这在高中实验室无法直接得到的。通过其他办法精确度不高。DIS利用两个光电门就可以解决这个问题。它的特点是可以记录物体瞬间通过门的速度，这个速度是瞬间的。间隔的时间精确度可在小数点后四位。灵敏度在O.lmSo3匀速直线运动实验传统高中实验不但浪费时间，而且不能形象地说明问题。DIS利用运动探头与小车连接，可以及时在电脑上显示小车的s・t图像。即时监测小车是否是匀速。4验证牛三定律

9、实验传统实验利用两个弹簧秤相互钩住向相反方向拉。通过弹簧秤的示数说明作用力与反作用力的关系。可是曲于弹簧的精度太低了，微小力的变化根本测不出来。弹簧秤的读数在小数点后一位，述是佔读。DIS利用两个力传感器作相同的实验。精度高，效果好。因为该仪器不但能够灵敏显示微小力的变化，测量范围到小数点后两位，即可测（0~20N）,精度为±0.4%。而且能即时描绘出作用力与反作用力的力变化图像，形象直观地看出作用力与反作用力的许多性质，如上图就是利用DI