高中物理教學(xué)論文 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用

1、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（DIS）在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用摘要：本文首先對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室及其組成作了介紹,并介紹了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的功能,最后舉了一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用.關(guān)鍵詞：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；物理教學(xué)；超重和失重普通高中·物理課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：“重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)室諸如通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果等”現(xiàn)行高中物理教材的許多地方介紹了用傳感器進(jìn)行的物理實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引入課堂教學(xué)，對(duì)新課程的教學(xué)改革起到很大的促進(jìn)作用。本文淺顯的談一下數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用，希望能夠?qū)V大師生有所幫助。一數(shù)字化實(shí)

2、驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將傳感器和計(jì)算機(jī)組成多功能的測(cè)量系統(tǒng)，能夠獨(dú)立地或者與傳統(tǒng)的儀器結(jié)合起來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)傳感器快速、高精度地實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)連接，使計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算、分析并展示真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。用它們可以完成力、熱、聲、光、電等各類實(shí)驗(yàn)，提高測(cè)量的精度和作者簡(jiǎn)介：李永峰（1978-），男，運(yùn)城市鹽湖區(qū)人，中學(xué)物理教師。2002年7月畢業(yè)于天津大學(xué)電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)主要從事高中物理教學(xué)工作。通訊地址：山西省運(yùn)城市鹽湖區(qū)第二高級(jí)職業(yè)中學(xué)李永峰聯(lián)系電話13111244547速度，完成常規(guī)儀器難以完成的實(shí)驗(yàn)，是深層次的

3、信息技術(shù)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的整合。它主要有硬件和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室專用軟件（用于傳感器數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)表現(xiàn)與數(shù)據(jù)分析）兩部分構(gòu)成，其中硬件包括傳感器（感器的作用是把實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的各種非電信號(hào)如：力、位移、光強(qiáng)、PH值等）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，并把這些電信號(hào)傳遞給采集器）、計(jì)算機(jī)和采集器（采集器是傳感器與計(jì)算機(jī)的接口，它的作用是把實(shí)驗(yàn)中各種傳感器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并輸入到計(jì)算機(jī)中）構(gòu)成。二數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的功能：實(shí)驗(yàn)過(guò)程“可視化”利于學(xué)生理解物理概念實(shí)驗(yàn)過(guò)程可視化包括實(shí)驗(yàn)過(guò)程空間可視性和實(shí)驗(yàn)過(guò)程時(shí)間可視性。這是學(xué)生學(xué)習(xí)物理過(guò)程分析，建立物理概念，理解物理規(guī)律的認(rèn)知基礎(chǔ)，是學(xué)會(huì)處理物理問(wèn)題的關(guān)

4、鍵所在。傳統(tǒng)的教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)難以再現(xiàn)相關(guān)的物理現(xiàn)象與過(guò)程時(shí)，運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景（如彈簧振子F-t、x-t關(guān)系）在情境中，學(xué)生根據(jù)情景的再現(xiàn)來(lái)觀察事物的現(xiàn)象，通過(guò)現(xiàn)象的分析與思考，從而為建立相應(yīng)的物理概念提供經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大，利于學(xué)生分析物理過(guò)程數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，系統(tǒng)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)采集和處理大量的數(shù)據(jù)，并利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和作圖功能，將數(shù)據(jù)反映成圖象來(lái)描述瞬間量的變化過(guò)程（如在彈簧振子的振動(dòng)實(shí)驗(yàn)直觀顯示F-t，x-t動(dòng)態(tài)圖象）。讓學(xué)生在定性與定量的分析相結(jié)合的基礎(chǔ)上來(lái)認(rèn)識(shí)物理過(guò)程。讓學(xué)生在認(rèn)識(shí)物理過(guò)程的過(guò)程中逐步形成分析物理過(guò)程的能力。3學(xué)生自主的時(shí)

5、間增多，利于實(shí)施探究教學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)探究將占去了大部分時(shí)間，根本沒(méi)有足夠的時(shí)間讓學(xué)生充分自由表達(dá)、質(zhì)疑和提問(wèn)。而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)由傳感器和數(shù)據(jù)采集器代替人眼讀取數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)軟件取代紙筆方式手工記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)軟件代替人腦對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)、處理和分析，使學(xué)生擺脫了繁瑣的計(jì)算過(guò)程，能夠直接把測(cè)量數(shù)據(jù)的變化過(guò)程通過(guò)“待測(cè)物理量時(shí)間”圖象直接顯示出來(lái)，直觀地看出物理量之間的變化關(guān)系，使學(xué)生擺脫了手工作圖的繁瑣和作圖不準(zhǔn)確而造成的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，從而讓學(xué)生能夠?qū)⒏嗟臅r(shí)間、心力用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，用于探究和分析，用于驗(yàn)證和修改假設(shè)，從而有利于探究教學(xué)的實(shí)施。4給學(xué)生的課題研究提供了工具利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)在使用數(shù)字實(shí)驗(yàn)

6、系統(tǒng)之前，學(xué)生總是苦思冥想找課題，費(fèi)盡心機(jī)找器材，這是研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中的普遍現(xiàn)象。有了DIS和配套的專用和通用實(shí)驗(yàn)軟件，循著拿著器材找課題的思路，不僅讓課堂教學(xué)內(nèi)容得到了延伸，而且使得學(xué)生開(kāi)展真正意義上的探究也成為可能。5為中學(xué)物理“互動(dòng)式教學(xué)”創(chuàng)造了條件在實(shí)驗(yàn)室中將計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，可以方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在教師的指導(dǎo)下對(duì)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較、探討，為開(kāi)放、互動(dòng)性的課堂教學(xué)創(chuàng)造了條件三數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例1數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用步驟：2數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例：課題：超重與失重實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）運(yùn)用我們所學(xué)過(guò)的有關(guān)知識(shí)去研究、分析產(chǎn)生超重與失重的原因，更好地加深理解牛

7、頓第二定律和拓展我們的知識(shí)面。（2）培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和組織協(xié)調(diào)能力實(shí)驗(yàn)器材：朗威DISLab傳感器、計(jì)算機(jī)、重物實(shí)驗(yàn)原理：用力傳感器拉著重物在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)力傳感器得到拉力的大小，分析這個(gè)拉力大小與重物運(yùn)動(dòng)的加速度之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將力傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，選擇“示波”顯示方向（2）握住傳感器的手柄，使其測(cè)鉤豎直向下，點(diǎn)擊“調(diào)零”；（3）將重物（6N左右）懸掛在力傳感器測(cè)鉤上；（4）手持懸掛有重物的力傳感器，沿垂直于地面的方向加速升降，觀察波形變化（5）點(diǎn)擊“停止”，回放“F-t”圖線（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得的“F-t”圖線，分析推斷該圖線不同區(qū)段所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)我們實(shí)驗(yàn)之前的

8、猜想（超重和失重的原因）加以驗(yàn)證；數(shù)據(jù)分析：圖中水平段的圖線表示重力大小，AB的上升趨勢(shì)表明拉力F在不斷地變大，并且每一時(shí)刻拉力F都比重力大，且在B點(diǎn)處有最大值。因此，這一階段的物體于超重狀態(tài)。因?yàn)镕>mg,由公式F-mg=ma（我們?cè)O(shè)豎直向上為正方向）得出a>0且a不斷變大,因此，當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體發(fā)生超重現(xiàn)象。在BC的拉力F雖然在不斷減小，但拉力F仍然大于重力，因此，物體還是發(fā)生超重現(xiàn)象。CD的下降趨勢(shì)表明拉力F在不斷地變小，并且每一時(shí)刻拉力F都比重力小，此時(shí)的物體處于失重狀態(tài)。在D處有最小值，此時(shí)的拉力F=0，物體處于完全失重狀態(tài)。因?yàn)镕<mg，由公式F-mg=ma得a<0，所以，當(dāng)a<0時(shí)，物體發(fā)生失重現(xiàn)象。在DE處的拉力F雖然在不斷增大，但拉力F仍然小于重力，因此，物體還是發(fā)生失重現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體具有豎直向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)。學(xué)生練習(xí)：如圖是用傳感器完成的超重與失重的實(shí)驗(yàn)圖線，圖中哪些曲線段表示物體處于超重狀態(tài)，哪些曲線段表示物體處于失重狀態(tài)。由圖可以發(fā)現(xiàn)加速度最大時(shí)，對(duì)應(yīng)圖中的什么位置；速度最大時(shí)，對(duì)