a01學生實驗一用DIS測位移和速

1、高中物理實驗復習（1）力學部分姓名：_班級：_DIS實驗器材介紹及使用要求1、DIS：是Digital Information System的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)。是一種計算機輔助實 驗系統(tǒng)2、DISLab：是Digital Information System Laboratory的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室，是由“傳感器數(shù)據(jù)采集器計算機（裝有實驗軟件包）”構(gòu)成的新型實驗系統(tǒng)。3.傳感器：把實驗中測量的各種物理量轉(zhuǎn)換成標準的電信號，并把這些信號傳遞給數(shù)據(jù)采集器。DISLab配備有電流、微電流、電壓、壓強、溫度、聲波、位移、力、磁、光電門等多種傳感器。 (1)電流傳感器: 量程-1A+

2、1A。使用方法與電流表類似。使用時把電流傳感器串聯(lián)在電路中。如果待測電流從電流傳感器的紅色線流入，黑色線流出，顯示的數(shù)值為正數(shù)；如果反接，顯示的數(shù)值為負數(shù)。(2)微電流傳感器: 量程-1µA+1µA。一般用于定性觀察實驗,使用方法與電流傳感器類似。 (3)電壓傳感器:量程-12V+12V。使用方法與電壓表類似，使用時把電壓傳感器并聯(lián)在電路中。如果電壓傳感器的紅色線接到電路的高電位端，黑色線接到低電位端，顯示的數(shù)值為正數(shù)。如果反接，顯示的數(shù)值為負數(shù)。(4)壓強傳感器：量程0300kPa用于測量氣體壓強，其讀數(shù)為絕對壓強值，無需通過大氣壓加以換算。使用時應(yīng)保證被測氣體容器與壓強

3、傳感器前端的軟管連接緊密。(5) 溫度傳感器: 量程-10+110使用方法類似溫度計，其溫度敏感元件置于傳感器金屬探針的頂端，使用時要讓被測物體與此處充分接觸。 (6)聲傳感器：100Hz1KHz聲傳感器的敏感器件置于傳感器前端，使用時要將其對準聲源。 (7)位移傳感器:量程1. 5m, 由超聲波發(fā)射模塊和接收模塊兩部分構(gòu)成。使用時將位移接收模塊與數(shù)據(jù)采集器連接，位移發(fā)射模塊與運動物體固定在一起，或直接將其作為運動物體（如振子、落體等）使用。 （8）力傳感器：量程-20N+20N. 既可測量拉力，又可測量壓力。軟件中規(guī)定：拉力的示數(shù)為正值，壓力示數(shù)為負值。（9）磁傳感器：量程-15mT+15m

4、T. 磁傳感器探管前端內(nèi)置磁敏元件，使用時需接入數(shù)據(jù)采集器預熱幾分鐘，待讀數(shù)穩(wěn)定后再進行測量。軟件規(guī)定：當傳感器的探管指向被測磁場的S極，即磁感線經(jīng)傳感器從探管頂端處穿出時，測量值呈正值；當傳感器的探管指向被測磁場的N極，即磁感線從探管頂端處進入傳感器時，測量值呈負值，如圖所示。示數(shù)的絕對值即為測量點處平行于探管方向的磁感強度分量。（10）光電門傳感器：使用高精度光敏器件構(gòu)成連續(xù)的光路。沒有擋光時光電門不計時，有物體擋光時停止計時。在已知運動物體長度的條件下，記錄該物體遮擋光路的時間，即可得出物體的運動速度。如果同時使用兩個光電門光電門傳感器，不但能測出擋光片通過每個光電門的時間，還可以得到擋

5、光片在兩個光電門之間的運行時間。（光電門直接測量的是擋光時間，間接測量的是平均速度） (11)光強分布傳感器:可測量衍射和干涉光斑在平面上的光強分布。每毫米的光強采樣點為12個(即12dot/mm) ，可繪出與光斑對應(yīng)的光強分布圖線。 (12)G-M傳感器:稱為蓋革-米勒計數(shù)傳感器，量程0cpm40000cpm?？捎涗浻珊蚘射線引起的電脈沖，并由此度量放射性的強度. G-M傳感器每分鐘最多可記錄40000個脈沖.4.數(shù)據(jù)采集器：把實驗中用傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給計算機。DIS數(shù)據(jù)采集器采用四路并行輸入，可同時接插四種傳感器。 5實驗軟件包和計算機：通過實驗軟件包中的“教材專用

6、軟件”和“教材通用軟件”，以數(shù)值顯示、圖表、曲線等各種方式表現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，并可根據(jù)要求對實驗數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)公式計算、曲線猜想與擬合等各種分析與處理。6.DIS實驗系統(tǒng)框圖：計 算 機數(shù) 據(jù) 采 集 器傳 感 器計 算 機數(shù) 據(jù) 采 集 器傳 感 器教材專用軟件教材通用軟件力傳感器聲傳感器溫度傳感器壓強傳感器位移傳感器電流傳感器電壓傳感器微電流傳感器磁感強度傳感器光電門傳感器光強傳感器G-M傳感器DIS系統(tǒng)構(gòu)成學生實驗一 用DIS測定位移和速度1用DIS測定位移和速度實驗?zāi)康?研究變速直線運動的s-t圖，并從中求物體的位移和速度。實驗器材 小車、1m長的力學軌道、DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采

7、集器、計算機等）。用DIS測定位移和速度裝置圖實驗裝置 實驗過程1.實驗裝置如圖所示，將位移傳感器的發(fā)射器固定在小車上，接收器固定在軌道高端（軌道稍傾斜，使小車能做變速直線運動），將接受器與數(shù)據(jù)采集器相連。數(shù)據(jù)采集器與計算機相連，構(gòu)成DIS實驗系統(tǒng)。2.開啟數(shù)據(jù)采集器和位移傳感器發(fā)射器電源，運行DIS應(yīng)用軟件，點擊“實驗條目”中的“用DIS測定位移和速度”界面。3把小車放在力學軌道高端，點擊“開始記錄”，放開小車使其運動。計算機界面的表格內(nèi)，將出現(xiàn)小車的位移隨時間變化的取樣點數(shù)據(jù)，同時s-t圖中將出現(xiàn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點，如圖135所示。從點的走向可大致看出小車位移隨時間變化的規(guī)律。4：點擊“數(shù)據(jù)點連

8、線”得到位移隨時間變化的曲線。5.點擊“選擇區(qū)域”,在s-t圖像上選擇研究區(qū)域。先點擊鼠標確定研究區(qū)域的“開始點”，再次點擊，以確定研究區(qū)域的的“結(jié)束點”。先后將AD、AC、AB選定為研究區(qū)域，觀察實驗界面下方數(shù)據(jù)窗口中顯示研究區(qū)域內(nèi)s-t圖像的初位移、末位移、時間差以及相應(yīng)區(qū)域的平均速度。表2 研究區(qū)域的平均速度研究區(qū)域平均速度ADACAB從上述實驗數(shù)據(jù)中，你能得出什么結(jié)論？6.實驗結(jié)論：_注意事項1.拖動滾動條，可以將對應(yīng)小車的運動狀態(tài)的s-t圖像置于顯示區(qū)域中間。1（6分）如圖是利用DIS實驗系統(tǒng)進行“研究變速直線運動的位移與速度”實驗時所獲取的電腦屏幕截圖，圖中用細實線框出了三個區(qū)域，

9、根據(jù)圖上顯示的實驗信息可知，（從給出的選項中選擇：A 選擇實驗數(shù)據(jù)處理方式、B 記錄所采集的實驗數(shù)據(jù)、 C 提取實驗數(shù)據(jù) D 操控實驗數(shù)據(jù)采集）（1）區(qū)的功能是，區(qū)的功能是。 （將符合選項功能前的字母填在相應(yīng)的橫線上） （2）點擊“選擇區(qū)域”后，選擇AD為研究區(qū)域，區(qū)域“速度”窗口中顯示的數(shù)值表示_,（3）如何操作可較準確求出物體在A時刻的瞬時速度_ 2:(5分) (1)圖是研究小車運動時的s-t圖的實驗裝置 發(fā)射器和接收器組成 傳感器這組傳感器測量的物理量是 (2)指出圖的s-t圖中指定區(qū)域內(nèi)小車的運動狀態(tài) l2區(qū)域： 34區(qū)域： 56區(qū)域： 3 (4分)在利用分體式位移傳感器測變速直線運動

10、平均速度的實驗中，實驗操作時：（1）位移傳感器的接收器部分應(yīng)該（A）固定在支架上且與數(shù)據(jù)采集器相連（B）固定在支架上且與計算機相連（C）固定在運動物體上且與數(shù)據(jù)采集器相連（D）固定在運動物體上且與計算機相連（2）點擊“選擇區(qū)域”，取A、D兩點，得到實驗界面如圖所示，則物體在A、D過程中的平均速度為_m/s。 演示實驗、用DIS測變速直線運動的瞬時速度實驗?zāi)康耐ㄟ^測量很短時間內(nèi)平均速度近似獲得變速運動的瞬時速度。實驗器材 小車、擋光片、1m長的力學軌道、支架、DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）。實驗原理 選取物體運動過程中的某一段位移，并測量該物體在這段位移內(nèi)的平均速度。如果使位移逐漸減

11、少，則速度趨近于某一定值，該定值就是物體運動 的瞬時速度。實驗過程1實驗裝置如圖137所示，在小車的中心位置上固定擋光片，將光電門傳感器固定在軌道側(cè)面，墊高軌道的一端，是固定有擋光片的小車能夠順利通過并能擋光。2開啟電源，運行DIS應(yīng)用軟件，點擊“實驗條目”中的“用DIS測定瞬時速度”，界面如圖138.軟件顯示出四次測量中擋光片的寬度（）的默認值：0.080,0.060,0.040,0.020m.3點擊“開始記錄”，依次將與軟件中s對應(yīng)的擋光片同方向（齊的一面都在前）固定在小車上，讓小車從軌道的同一位置由靜止開始下滑，記錄下四次擋光的時間，DIS實時計算出小車通過光電門時的平均速度，把軟件界面

12、上的數(shù)據(jù)填入圖138所示的界面空格中。5.根據(jù)實驗結(jié)論：歸納瞬時速度的概念和研究方法。6.實驗結(jié)論：_擋光片越短時通過光電門時的平均速度越接近擋光片開始擋光時的瞬時速度注意事項1.擋光片的寬度（）的默認值和前后位置可以根據(jù)實驗需要進行修改。2. 光電門傳感器為門式結(jié)構(gòu)，如圖1-39所示。A管發(fā)射紅外線，B管接受紅外線。A、B之間無擋光物體時，電路斷開；有物體擋光時，電路接通。計算機根據(jù)擋光物體的寬度和擋光時間，自動算出物體的運動速度?！纠}】（09上海）小明同學在學習了DIS實驗后，設(shè)計了一個測物體瞬時速度的實驗，其裝置如下圖所示。在小車上固定擋光片，使擋光片的前端與車頭齊平、將光電門傳感器固

13、定在軌道側(cè)面，墊高軌道的一端。小明同學將小車從該端同一位置由靜止釋放，獲得了如下幾組實驗數(shù)據(jù)。實驗次數(shù)不同的擋光片通過光電門的時間（s）速度（）第一次I0.230440.347第二次0.174640.344第三次0.116620.343第四次0.058500.342則以下表述正確的是 四個擋光片中，擋光片I的寬度最小 四個擋光片中，擋光片的寬度最小四次實驗中，第一次實驗測得的速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度四次實驗中，第四次實驗測得的速度最接近小車車頭到達光電門時的瞬時速度A B C D【鞏固訓練】光電門是用光電管的通斷來記錄光被阻斷的時間。_（填“有”“沒有”）擋光時光電門不計時，_

14、（填“有”“沒有”）擋光時光電門開始計時，擋光結(jié)束后停止計時。在已知運動長度的情況下，記錄該物體的遮光時間，計算機即可自動得出物體的_平均速度_.。如果同時使用兩個光電門光電門傳感器，不但能測出擋光片通過每個光電門的時間，還可以得到擋光片在兩個光電門之間的運行_。時間一、基礎(chǔ)練習： 1、如圖所示為運用計算機輔助實驗系統(tǒng)研究勻速運動的小車的S-t圖像的實驗裝置，請將各實驗裝置名稱填寫在下面空格內(nèi)：（1） （2） （3） 。位移傳感器（發(fā)射器） 數(shù)據(jù)采集器 計算機2、DIS實驗是我們利用數(shù)字化信息系統(tǒng)進行實驗的簡稱。力學中許多物理量，如_、_、_、等都可用這類儀器測量。電學中許多物理量，如_、 _

15、、_、等也可用這類儀器測量。力 位移 速度（壓強） 電流 電壓 磁感應(yīng)強度3、實驗時要使小車在滑板上的運動接近勻速運動，要調(diào)節(jié)滑板一端的高度，其目的是平衡摩擦力。圖為某次學生實驗所采集的數(shù)據(jù)在計算機屏上顯示的S-t圖，根據(jù)圖中實驗AB所示分析，可知小車在軌道上作_運動。在方框內(nèi)畫出該小車的v-t圖。若某次學生實驗在計算機屏上顯示的S-t圖，如圖中AB曲線所示，可知小車在軌道上的運動 （填“是”或“不是”）勻速直線運動，這時應(yīng)將滑板與水平之間的角度調(diào) （填“大”或“小”）些。勻速直線 不是 小4、用計算機輔助實驗系統(tǒng)，研究勻速直線運動物體S-t圖，得到如圖所示的圖象，從圖中可知小車運動的方向是

16、（填“靠近”或“遠離”）運動傳感器的接收部分，在s-t圖上2.53.0s之間的一段水平直線表示 ，從圖上可以看出，1.0s時小車與初始計時點距離為_ 靠近 小車處于靜止狀態(tài) 0.2m5（5分）在實驗中得到小車做直線運動的s-t關(guān)系如圖所示。（1）由圖可以確定，小車在AC段和DE段的運動分別為（ ）（A）AC段是勻加速運動；DE段是勻速運動。（B）AC段是加速運動；DE段是勻加速運動。（C）AC段是加速運動；DE段是勻速運動。（D）AC段是勻加速運動；DE段是勻加速運動。（2）在與AB、AC、AD對應(yīng)的平均速度中，最接近小車在A點瞬時速度的是_段中的平均速度。6.在“用DIS測量運動物體的位移和

17、速度"實驗中，要用到_傳感器，發(fā)射器應(yīng)該固定在_上。_固定在力學軌道的高端。位移 小車 接收器二、模真練習：v7在DIS中，光電門測量的是運動物體擋光時間內(nèi)的平均速度，因為擋光片較窄，所以可看做測量的是瞬時速度。為了測量做勻變速直線運動小車的加速度，將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車上，如右圖所示。（1）當小車勻變速經(jīng)過光電門時，測得A、B先后擋光的時間分別為t1和t2，A、B開始擋光時刻的間隔為t，則小車的加速度a=_ 。（2）（單選題）實驗中，若擋光片的寬度b較大，用上述方法測得的加速度與真實值間會有較大的差距，下列關(guān)于實驗的測量值與真實值的判斷中正確的是（ ） （A）若小車加

18、速，則測量值大于真實值；若小車減速，則測量值小于真實值（B）若小車加速，則測量值小于真實值；若小車減速，則測量值大于真實值（C）無論小車加速還是減速，測量值均大于真實值（D）無論小車加速還是減速，測量值均小于真實值7、【解析】（1）根據(jù)，得 (2)A，設(shè)， b越大，越大，加速時，A<0,a偏大，減速時，A>0,a偏小。8（10分）某校實驗小組設(shè)計了如下實驗來精確測定小車的瞬時速度。如圖所示，在傾斜導軌的A處放置一光電門，并使其與計算機連接。讓載有輕質(zhì)擋光片（寬度為Ds）的小車從P點靜止下滑， A處的光電門會記錄下?lián)豕馄?jīng)過A點所經(jīng)歷的時間Dt。改用不同寬度的擋光片重復上述實驗，（在原擋光片基礎(chǔ)上貼上寬度不同黑紙片制得）然后用公式計算出不同寬度的擋光片從A點開始在各自擋光時間Dt內(nèi)的。次數(shù)擋光片擋光時間t(s)速度 (m/s)10.0630.54220.0730.54530.0830.54840.0920.55150.1020.5