傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)_圖文_圖文.ppt1傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024目錄背景基本要求什么是DIS實(shí)驗(yàn)（數(shù)字化實(shí)驗(yàn)）？傳感器介紹DIS實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)DIS實(shí)驗(yàn)舉例本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求2傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024背景在2003年，國(guó)家教育部頒發(fā)的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中就明確提出：“信息技術(shù)要進(jìn)入物理實(shí)驗(yàn)室”，“重視將信息技術(shù)應(yīng)用到物理實(shí)驗(yàn)室，加快中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)和應(yīng)用，諸如通過計(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”。根據(jù)上述課程標(biāo)準(zhǔn)，人民教育出版社編制的高中物理教材，利用“做一做”欄目，在多個(gè)章節(jié)介紹了利用數(shù)字化信息系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的相關(guān)內(nèi)容。其他版本的教材也對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)做了相當(dāng)?shù)慕榻B。隨著新課程的全面實(shí)施，沿海發(fā)達(dá)地區(qū)和中西部部分地區(qū)已經(jīng)配備了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。

西南地區(qū)部分中學(xué)也已建成該類實(shí)驗(yàn)室。目前的問題（我了解的）：不斷新建；設(shè)備閑置；缺乏師資。3傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024背景

由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比具有明顯的特色和優(yōu)勢(shì)，其對(duì)中學(xué)物理教學(xué)的促進(jìn)作用越來越明顯。作為未來的準(zhǔn)教師和新課程的執(zhí)行者，我們有必要了解和認(rèn)識(shí)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)。希望大家在今后的教學(xué)工作中，對(duì)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入探討，將其引入到教學(xué)實(shí)踐中，改善教學(xué)效果。

4傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024基本要求本次實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)技能方面要求：了解DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本構(gòu)成，DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理；2.了解DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所提供的傳感器種類，DIS能完成哪些中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；3.能夠根據(jù)需要正確組裝相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，能將傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)進(jìn)行正確連接；4.熟悉專用軟件的各項(xiàng)功能的應(yīng)用，能使用專用軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和處理，熟悉通用軟件的基本功能和操作；5.能利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成一至二個(gè)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果分析DIS實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)和不足。5傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024基本要求本次實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)方面要求：明確DIS作為一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)載體，在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用；2.通過經(jīng)歷完整的DIS實(shí)驗(yàn)過程找到學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中容易遇到的在操作和理解上的相關(guān)問題，并嘗試找出解決方案；3.結(jié)合自身操作體驗(yàn)和相關(guān)資料，分析DIS實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，針對(duì)中學(xué)實(shí)際教學(xué)情況，歸納出能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目清單；4.能借助DIS這一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，適時(shí)指導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)、完成探究性實(shí)驗(yàn)。能借助DIS這一平臺(tái)開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、自制教學(xué)儀器；5.能利用學(xué)生進(jìn)行DIS實(shí)驗(yàn)這一契機(jī)，適時(shí)介紹現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)人類生活帶來的影響，有效地進(jìn)行STS教育。6傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024什么是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“DIS(DigitalInformationSystem)”，是一種基于傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)。該系統(tǒng)主要由傳感器（及其適配連接裝置）、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器和實(shí)驗(yàn)分析軟件組成，集物理測(cè)量、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)記錄、智能化數(shù)據(jù)分析和測(cè)量結(jié)果多模顯示于一體。使用時(shí)，由各類傳感器探測(cè)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器將有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，自動(dòng)或手動(dòng)由電腦運(yùn)行實(shí)驗(yàn)軟件包，完成對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控、記錄、圖像繪制、數(shù)據(jù)處理與分析。7傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)字化信息系統(tǒng)采集器

計(jì)算機(jī)和軟件＋＋DIS

＝各種傳感器DigitalInformationSystem8傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)字化信息系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)所使用的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備為上海中小學(xué)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)中心與山東遠(yuǎn)大網(wǎng)絡(luò)多媒體公司聯(lián)合開發(fā)朗威R-DISLab(數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室)，其整體組成如下圖：

9傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024將傳感器和計(jì)算機(jī)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)數(shù)字化信息系統(tǒng)10傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)字化信息系統(tǒng)—傳感器傳感器是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的核心部件?！案小睂⑽锢砹哭D(zhuǎn)化成電信號(hào)；“傳”將電信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)采集器裝置和計(jì)算機(jī)平臺(tái)。教學(xué)中常用的傳感器包括力傳感器、位移傳感器、熱傳感器、電流電壓傳感器、光傳感器、聲傳感器等等，每組傳感器的側(cè)面都配有一個(gè)數(shù)據(jù)線接口，方便與采集器連接。11傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024傳感器狹義地定義：能夠?qū)⑼饨绲姆请娦盘?hào)，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的器件或裝置。溫度變化電阻值變化熱敏電阻12傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024

傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的接口位置,即檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首。因此，傳感器成為感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)。所以，80年代以來，世界各國(guó)都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，倍受重視。13傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱。21世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的自然信息的種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對(duì)應(yīng)的信息獲取技術(shù)即傳感技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。14傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024傳感器的主要應(yīng)用信息處理電信電話科技測(cè)試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量15傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024觸摸屏是怎么感知的？16傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024使用者翻動(dòng)手機(jī)選擇“響鈴”或“震鈴”；搖晃手機(jī)變換不同的鈴聲和游戲；音樂和壁紙隨著人們的動(dòng)作而變化。搖晃你的手機(jī)傳感器17傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024身邊的傳感器CCD熱敏電阻傳聲器溫控器18傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力傳感器溫度開關(guān)19傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)室的

傳感器20傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS使用的傳感器

物理傳感器21傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024溫度計(jì)溫度傳感器彈簧秤力傳感器22傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024微小壓強(qiáng)計(jì)壓強(qiáng)傳感器秒表光電門傳感器23傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024生物、化學(xué)傳感器24傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024微電流傳感器

用于針對(duì)各種微安級(jí)電流的定性觀察實(shí)驗(yàn)。使用時(shí)將其串聯(lián)在電路中，如果顯示電流為正值，表明電流方向由紅線入傳感器，有黑線出；反之，表明電流方向相反。注意：注意不要將微電流傳感器接入有源電路，否則易因超量程造成傳感器損壞。25傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力傳感器力傳感器的敏感器件為壓力應(yīng)變計(jì)。其外觀設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照人機(jī)工程學(xué)的原則，采用獨(dú)創(chuàng)的手柄構(gòu)造，輕松持握，便于使用，并能夠與鐵架臺(tái)、力矩盤等教具緊密配合使用，可測(cè)量拉力、壓力。壓力為正，拉力為負(fù)。注意：使用前應(yīng)對(duì)傳感器進(jìn)行軟件調(diào)零。請(qǐng)注意軟件的超量程報(bào)警提示，切勿超量程使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后務(wù)必除去砝碼等重物，避免傳感器長(zhǎng)時(shí)間處于受力狀態(tài)。26傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024光電門傳感器

光電門傳感器使用高精度高敏器件構(gòu)成連續(xù)的光路，在已知運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的條件下，記錄該物體遮擋光路的時(shí)間，即可得出物體的運(yùn)動(dòng)速度。也可測(cè)量單擺的周期或記錄擋光次數(shù)，是運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用工具。與光電門配套的擋光片有“I”型和“U”型兩種，專業(yè)軟件中默認(rèn)使用“I”型，而通用軟件則提供了“I”型、“U”型、單擺和計(jì)數(shù)的選擇窗口。如果同時(shí)使用多個(gè)光電門傳感器，不但能測(cè)出擋光片通過每個(gè)光電門的時(shí)間，還可以得到擋光片在兩個(gè)光電門之間的運(yùn)行時(shí)間。注意：實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使運(yùn)動(dòng)物體反復(fù)通過光電門幾次，以保證其平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)并能夠有效擋光。27傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)字化信息系統(tǒng)怎樣工作？F

28傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)據(jù)采集器朗威R-dislab數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)以USB方式通信，采用四路并行輸入，可以同時(shí)接插四種傳感器。傳感器接入口和計(jì)算機(jī)USB接入口如圖所示。采集器連入計(jì)算機(jī)USB接口后，即可通過計(jì)算機(jī)給采集器供電，因此無需外接電源。透過透明機(jī)殼，可見紅色的工作指示燈發(fā)亮，藍(lán)色的指示燈出現(xiàn)閃爍，表明采集器已經(jīng)正常工作，可隨時(shí)接入傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn).29傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)據(jù)采集器采集器有4個(gè)通道，可以同步采集和顯示數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可充分利用這一特點(diǎn)，在一個(gè)界面內(nèi)，多角度同時(shí)檢測(cè)和顯示這些信息。多數(shù)據(jù)并行測(cè)量30傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)包括通用軟件和專用軟件。專用軟件是根據(jù)教材提供的實(shí)驗(yàn)，從原理到操作，已經(jīng)全部設(shè)置好，學(xué)生只要改變初始的實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，馬上就可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，方便快捷；通用軟件是嚴(yán)格按照教學(xué)要求并參照主流工具軟件模式開發(fā)的智能化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理平臺(tái)，具備即插即用、自動(dòng)識(shí)別（傳感器）、多模顯示、并行采集、組合顯示、自由坐標(biāo)、數(shù)據(jù)計(jì)算、圖線分析（擬合、求導(dǎo)、幾分等）等強(qiáng)大功能，全面支持學(xué)生自主研究和研究性學(xué)習(xí)。對(duì)于通用軟件各項(xiàng)功能的使用請(qǐng)參閱用戶手冊(cè)相關(guān)內(nèi)容。

31傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024計(jì)算機(jī)軟件①教學(xué)專用軟件根據(jù)教材要求和教學(xué)過程，針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)專門設(shè)計(jì)、量身定制。32傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024教學(xué)通用軟件數(shù)字

圖線

表格

指針——根據(jù)用戶不同需求，提供多種功能。33傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

用傳感器采集數(shù)據(jù)DIS實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字化信息系統(tǒng)的DIS實(shí)驗(yàn)DIS實(shí)驗(yàn)不是新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，只是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，用傳感器采集數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)。34傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能及其特點(diǎn)

數(shù)字化信息系統(tǒng)是將傳感器、計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)合，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的發(fā)展和數(shù)據(jù)處理的科學(xué)化，呈現(xiàn)的是真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理上更嚴(yán)謹(jǐn)，規(guī)范。DIS以其豐富的傳感器，準(zhǔn)確、快速的測(cè)量，以及多功能的軟件支撐，為學(xué)生提供了一個(gè)科學(xué)探索的技術(shù)平臺(tái)。35傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)（1）能夠在很短的時(shí)間內(nèi)采集和處理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅顯著提高了實(shí)驗(yàn)效率，而且使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度和精確度得到大幅度提升。（2）能夠檢測(cè)信號(hào)量的微小變化和瞬間變化，使實(shí)驗(yàn)的研究范圍大大擴(kuò)展并能實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、傳輸、統(tǒng)計(jì)、擬合、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）能夠滿足全國(guó)合地方各種版本的中學(xué)及其他類型學(xué)校理科新教材要求，不僅有效實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科實(shí)驗(yàn)的完美整合，而且方便開展綜合理科探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的交叉與融合。（4）能夠提供固定性和開放性相結(jié)合的軟、硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，方便小組合作或個(gè)體獨(dú)立進(jìn)行探究活動(dòng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、加工信息、運(yùn)用信息的綜合能力以及研究、創(chuàng)新的能力。36傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)（1）能夠在很短的時(shí)間內(nèi)采集和處理大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不僅顯著提高了實(shí)驗(yàn)效率，而且使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度和精確度得到大幅度提升。（2）能夠檢測(cè)信號(hào)量的微小變化和瞬間變化，使實(shí)驗(yàn)的研究范圍大大擴(kuò)展并能實(shí)時(shí)顯示、存儲(chǔ)、傳輸、統(tǒng)計(jì)、擬合、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）能夠滿足全國(guó)合地方各種版本的中學(xué)及其他類型學(xué)校理科新教材要求，不僅有效實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科實(shí)驗(yàn)的完美整合，而且方便開展綜合理科探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科之間的交叉與融合。（4）能夠提供固定性和開放性相結(jié)合的軟、硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，方便小組合作或個(gè)體獨(dú)立進(jìn)行探究活動(dòng)，有利于培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、加工信息、運(yùn)用信息的綜合能力以及研究、創(chuàng)新的能力。37傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的相互作用（專用軟件）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.熟悉DIS各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)各個(gè)部件的正確連接2.熟悉專用軟件和通用軟件的操作界面，能準(zhǔn)確使用各項(xiàng)功能。清楚專用軟件和通用軟件各自特點(diǎn)。3.進(jìn)一步理解牛頓第三定律的內(nèi)容，初步體驗(yàn)DIS與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別，了解該實(shí)驗(yàn)的不足和優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)器材：郎威DISLab數(shù)據(jù)采集器、力傳感器、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置：見圖1實(shí)驗(yàn)操作：將一對(duì)力傳感器分別接到數(shù)據(jù)采集器一、二通道.點(diǎn)擊教材專用軟件主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“力的相互作用”，打開軟件.38傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/20243.點(diǎn)擊“開始記錄”，兩手各握住一支力傳感器，讓傳感器的測(cè)鉤相互鉤住，保持兩傳感器測(cè)鉤軸心在同一直線上，對(duì)傳感器進(jìn)行軟件調(diào)零。4.兩手輕拉傳感器，得出如圖2所示的實(shí)驗(yàn)圖線，可見兩個(gè)力傳感器測(cè)量的力方向相反，以時(shí)間軸為中心上下對(duì)稱。5.點(diǎn)擊”停止記錄”，拖動(dòng)滾動(dòng)條，觀察記錄的實(shí)驗(yàn)圖線。6.按住鼠標(biāo)左鍵，可通過軟件左下方小窗口顯示任意時(shí)刻的兩個(gè)力傳感器讀數(shù)。7.比較實(shí)驗(yàn)過程中，同一時(shí)刻兩個(gè)力的傳感器的讀數(shù)，可見兩個(gè)力傳感器讀數(shù)基本相同。8.點(diǎn)擊“鏡像”，其中一個(gè)力將以X軸為對(duì)稱軸顯示，可觀察兩個(gè)力圖線的重合程度。9.使用傳感器測(cè)鉤可進(jìn)行對(duì)壓或敲擊實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)曲線。39傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的相互作用40傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的相互作用（通用軟件）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ねㄓ密浖幕臼褂抿?yàn)證牛頓第三定律實(shí)驗(yàn)器材：郎威DISLab數(shù)據(jù)采集器、力傳感器、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)操作：將兩只力傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，連接數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī).2.啟動(dòng)“組合圖線”功能，點(diǎn)擊“增加”，增加圖線“時(shí)間-力1”與“時(shí)間-力2”.41傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的相互作用（通用軟件）3.兩手各持一只力傳感器，讓兩傳感器的測(cè)鉤相互鉤住，兩手用力拉或壓，得兩條“力-時(shí)間”組合顯示圖。觀察發(fā)現(xiàn)兩條圖線基本重合，表示兩力大小相等。4.選中其中一條圖線，點(diǎn)擊“設(shè)置”，設(shè)為“鏡像顯示”，對(duì)兩個(gè)力加以區(qū)別。5.返回實(shí)驗(yàn)界面，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，可見兩條圖線以X軸呈上下對(duì)稱，說明兩力方向相反。6.點(diǎn)擊“停止”，將“采樣頻率”設(shè)置為“500”。讓兩只力傳感器的測(cè)鉤正對(duì)，相互敲擊，獲得另外兩條以X軸呈上下對(duì)稱的圖線.7.結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)牛頓第三定律在實(shí)驗(yàn)中的體現(xiàn)。42傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的相互作用（通用軟件）8.建議：(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持兩傳感器的手柄平行，注意測(cè)鉤的角度，以免產(chǎn)生扭力；(2)改變實(shí)驗(yàn)次序，嘗試另一種教學(xué)思路：先觀察鏡像圖像得出兩個(gè)力方向相反；再取消鏡像模式，借助兩圖線重合的現(xiàn)象，驗(yàn)證兩粒大小相等；(3)嘗試引導(dǎo)學(xué)生畫出上下不對(duì)稱的圖線，對(duì)應(yīng)此時(shí)的操作手法分析不對(duì)稱的原因，加深對(duì)正確操作方法的理解和認(rèn)識(shí)。43傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024變力的動(dòng)量定理（專用軟件）

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量定理的內(nèi)容，進(jìn)一步理解“合外力的沖量等于動(dòng)量變化”實(shí)驗(yàn)器材：朗威DIS數(shù)據(jù)采集器、力傳感器、光電門傳感器、軌道、小車、擋光片、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置：44傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)操作：在小車上安裝”I”型擋光片（寬度為0.020m）并在其前端安裝彈簧圈，用天平稱出小車的總質(zhì)量。2.將光電門傳感器和力傳感器分別接入數(shù)據(jù)采集器的第一、二通道，將光電門傳感器用支架固定在軌道的一側(cè)。3.將力傳感器通過力學(xué)軌道上的固定柱固定在軌道上，調(diào)整其高度是測(cè)鉤與彈簧圈的觸碰點(diǎn)剛好位于測(cè)鉤中心線上4.點(diǎn)擊教材專用軟件主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“動(dòng)量定理（變力）”，打開該軟件變力的動(dòng)量定理（專用軟件）

45傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)操作：5.在界面想的位置輸入小車的質(zhì)量和擋光片的寬度，點(diǎn)擊“開始記錄”，推動(dòng)小車通過光電門傳感器后與力傳感器的測(cè)鉤相碰，經(jīng)反彈后又通過光電門傳感器，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出碰撞前后的動(dòng)量并顯示受力過程圖線6.點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”，選擇小車與力傳感器碰撞過程中的F-t圖線，即可得到相應(yīng)的面積值7.比較動(dòng)量變化與面積值(沖量)之間的大小，總結(jié)變力沖量與動(dòng)量變化的關(guān)系變力的動(dòng)量定理（專用軟件）

46傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024拉力

DIS是實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)推力

撞擊

DIS的動(dòng)態(tài)測(cè)量與物理現(xiàn)象一一對(duì)應(yīng)。這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法比擬的。力的相互作用47傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS可以記錄連續(xù)、完整的數(shù)據(jù)拖拉回放同時(shí)記錄多項(xiàng)數(shù)據(jù)的大小和方向F1F248傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS利用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)

動(dòng)量定理

利用計(jì)算機(jī)對(duì)物體的瞬間碰撞進(jìn)行定量分析專用軟件直接給出積分圖線和相關(guān)數(shù)據(jù)49傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024

微波爐工作時(shí)的電磁波問：這些是微波嗎？

50傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024手機(jī)發(fā)射與接收CDMA手機(jī)GSM手機(jī)靜音接收0.62μA

51傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS填補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的空白做以前想做而做不了的實(shí)驗(yàn)DIS使傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法難以測(cè)量或無法測(cè)量的物理量得以方便、精確的測(cè)量。通電螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度是否均勻？傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中由于缺乏相關(guān)儀器而無法測(cè)量52傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024自制真空鈴聲音的測(cè)量53傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024采用聲傳感器傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中缺乏測(cè)量聲音的儀器54傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS提供新的實(shí)驗(yàn)方法有很多實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)配備了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材，DIS的加入更增添了實(shí)驗(yàn)手段，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。55傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的分解用于測(cè)量力的傳感器θ56傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024力的分解——上海市延安中學(xué)57傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024“迎刃而解”

重物

三角支架58傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024摩擦力的研究為一期課改設(shè)計(jì)的摩擦力演示器59傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024用手勻速拖動(dòng)

用傳感器

研究摩擦力

電機(jī)勻速拖動(dòng)

60傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)全過程，顯示靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力的區(qū)別。最大靜摩擦力：4N

靜摩擦力

滑動(dòng)摩擦力

不同的正壓力，摩擦力也不同。

摩擦力與正壓力的關(guān)系圖線61傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r=1.47Ωε=2.79V62傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024安培力的測(cè)量

FFI寬邊

窄邊力傳感器改變電流大小改變導(dǎo)線長(zhǎng)度63傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024交流電

利用地球磁場(chǎng)微電流傳感器64傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024溫度傳感器——記錄實(shí)驗(yàn)過程晶體的熔化和凝固專用軟件通用軟件65傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024比熱容實(shí)驗(yàn)煤油水66傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024熱傳導(dǎo)鋁

銅

鐵

鋁

銅

鐵

哪種材料熱傳導(dǎo)最快？黃

67傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024DIS提供探索研究的平臺(tái)DIS應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使數(shù)據(jù)處理時(shí)間大為縮短，為師生節(jié)約了大量時(shí)間用于探索研究。68傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024物體動(dòng)能大小和哪些因素有關(guān)？控制變量法：1、保持質(zhì)量不變，改變速度；2、保持速度不變，改變質(zhì)量；利用橡皮筋的彈力控制速度用手控制速度利用彈射裝置控制速度更換軌道？69傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024探索新的實(shí)驗(yàn)方式充分利用計(jì)算機(jī)軟件的功能。讓學(xué)生猜想“位移、質(zhì)量、速度”三者之間的函數(shù)關(guān)系，在探索中得出正確的結(jié)論。70傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)探究物體動(dòng)能的大小橫座標(biāo)參數(shù)不固定，需要學(xué)生進(jìn)行選擇。采集數(shù)據(jù)后，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，探究物理量之間的關(guān)系。71傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024

坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)不是單一的物理量，而是由公式計(jì)算得出的m和v的復(fù)合量。實(shí)驗(yàn)界面

選擇位移、質(zhì)量和速度之間的正比函數(shù)關(guān)系，作為橫坐標(biāo)的物理量。窗口中包含的選項(xiàng)72傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024數(shù)據(jù)采集后，選擇函數(shù)關(guān)系

點(diǎn)擊“選擇s與m、v的關(guān)系”窗口，下拉菜單中包含s與m、v的多個(gè)函數(shù)關(guān)系，從中選擇關(guān)系式。分析：s

∝

m

+

v、s

∝(m2

+

v2)、s

∝(m

+

v)2

等由于違背了“不同的物理量不能相加減”這一基本原則，首先予以舍棄。對(duì)其余的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算機(jī)驗(yàn)證。73傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024

比較上述分布圖，只有選擇“mv2”時(shí)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布呈線性特征，由此可推斷：s∝mv2。

猜想1：選擇s

∝m3v3

選擇不同關(guān)系式，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布也不同具有正比關(guān)系的圖線，其數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)呈線性分布，且直線過原點(diǎn)。猜想2：選擇s∝mv

猜想3：選擇

s∝mv274傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024由控制變量法轉(zhuǎn)變?yōu)椤安孪敕ā?，這不僅是教具的改進(jìn)，更重要的是學(xué)習(xí)方式的變化。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)探索性實(shí)驗(yàn)，這是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)的。75傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024探究：測(cè)定瞬時(shí)速度擋光片76傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024光電門

測(cè)定瞬時(shí)速度擋光片1

擋光片2

擋光片3

片4

發(fā)光管光敏管擋光片前沿對(duì)齊，通過光電門77傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)結(jié)果擋光片的寬度Δs

越窄，平均速度

v

=

越趨近瞬時(shí)速度。ΔsΔt78傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024擋光片1擋光片2擋光片3擋光片1擋光片2擋光片3片4

片4

想一想實(shí)驗(yàn)結(jié)果

學(xué)生：“擋光片倒置將會(huì)如何？”擋光片后沿對(duì)齊，通過光電門79傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)值越來越大80傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024“為什么擋光片插在小車頭部數(shù)值越來越小，插在尾部越來越大呢？”81傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024小燈泡的伏安特性曲線專用軟件測(cè)U–I曲線非線性圖線82傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024通用軟件測(cè)U–I曲線UIR0.400.182.221.200.343.531.600.384.212.400.445.453.200.506.404.000.557.274.800.608.00電阻值隨電壓升高而增大UI83傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024學(xué)生的好奇與探索圖線急劇彎曲處，燈泡處于什么狀態(tài)？不發(fā)光狀態(tài)？即將發(fā)光狀態(tài)？完全發(fā)光狀態(tài)？84傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024I

觀察：圖線明顯彎曲的部分，位于0.18~0.25A附近。發(fā)現(xiàn)：小燈處于即將點(diǎn)亮的狀態(tài)。探索：改變小燈泡的電流，注意電流窗口，當(dāng)電流處于0.18~0.25A范圍時(shí)，不發(fā)光即將發(fā)光完全發(fā)光學(xué)生的探索85傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024利用電壓、電流傳感器探究問題

照明燈頻繁開關(guān)，為何容易壞？

或者：“長(zhǎng)明燈”省錢，還是“隨手關(guān)燈”省錢？能否用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證？86傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024電壓

小燈緩慢點(diǎn)亮瞬間測(cè)量小燈點(diǎn)亮過程中的電壓和電流變化電流

這是什么？查資料：浪涌電流急劇上升產(chǎn)生浪涌電流的原因：燈絲的冷電阻很小，當(dāng)電壓瞬間升高時(shí)，燈絲的升溫需要有一個(gè)過程，在這一瞬間通過燈絲的電流很大，這就是浪涌電流；隨即燈絲溫度急劇上升，電阻增大，電流也相應(yīng)回落。浪涌電流對(duì)電燈有害。87傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024泥電池電子鐘測(cè)量電子鐘的脈沖電壓

88傳感器與數(shù)字化實(shí)驗(yàn)5/9/2024噴氣