数字化物理实验演示
数字化物理实验演示ppt课件
.
拟合图线
得到加速度a与质量M的倒数 成正比的 图线
理想的实验结果：直线应当通过原点
.
.
3、平抛运动
平抛运动实验器
.
二维平抛运动实验器
光电门
平抛运动
d
压电陶瓷片
实验特色：
通过测量小球的初速度、飞行时间、落地距 离等数据研究平抛运动
.
二维运动实验系统特色：
能够实时描绘运动物体的轨迹
能够实时记录下运动物体在平面 坐标系内的坐标
能够对坐标值进行数据处理，数 学分析，完成实验教学
.
二维运动传感器
接收器
发射器
按固定间隔，发射 超声波信号。
三角定位算法
Y
分别测量发射器到 两个接收头R1 、R2 的距离L1、L2。
接收器
DIS 实验 演示与操作
赵恺 上海市中小学数字化实验系统研发中心
山东省远大网络多媒体股份有限公司
.
实验列表
1、运动物体的位移、速度、加速度 2、牛顿第二定律 3、平抛运动 4、小灯泡的伏安特性曲线 5、通电螺线管的磁场分布 6、电容充放电 7、电源电动势和内阻 8、动量定理（变力） 9、法拉第电磁感应定律（切割） 10、法拉第电磁感应定律（感应） 11、安培力 12、向心力研究 .
off
电 压
传
感
器
多量程电流传感器 20mA
.
点击下拉菜单， 选择200
.
拨动开关
.
6、研究通电螺线管的磁感应强度
.
实验装置
U＜6V
磁传感器
10Ω
• 螺线管串接10Ω 电阻器接入稳定
中学生物理实验 6—数字化(DIS)实验研究
中学物理实验报告 实验名称数字化（DIS ）实验研究班级姓名学号实验日期2013/4/28同组人一、 实验目的1、熟悉DIS 的使用方法，熟练DIS 的操作步骤要领；2、明确DIS 实验的原理，能够感知实验的设计过程；3、参与DIS 的操作过程，获得实验的体会；4、在实验过程中探讨教学方法，提高自己的教学技能；二、 实验过程实验一：摩擦力（1）实验器材朗威?DISLab 数据采集器、力传感器、配重块、摩擦力实验器、计算机、砝码、弹簧测力计。
（2）实验操作1、将力传感器接入数据采集器，并与摩擦力实验器相连。
2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“用DIS 研究摩擦力与哪些因素有关”，打开该软件。
3、点击“开始记录”，对传感器进行软件调零。
4、选择摩擦力大的滑块，打开摩擦力实验器电动机电源开关，使滑块下底板在电动机的牵引下由静止状态变为匀速运动状态过程，点击“停止记录”，观察实验曲线。
5、选择100g 的滑块，重复上述操作，得到滑动摩擦力与时间的关系。
6、将实验获得的f -t 图线置于显示区域中间，点击“选择区域”，选择需要研究的一段 f -t 图线即可得到相应的摩擦力数值。
7、在100g 滑块上添加不同质量的砝码，重复实验后得到一组摩擦力数据。
8、点击“Ff-Fn 图像”，得到一组数据点，对数据点进行“直线拟合”，总结摩擦力与 正压力的关系。
（3）实验数据（最大砝码由静止变匀速）（“选择区域”相应摩擦力数值）（一组不同质量砝码摩擦力数据） 由实验数据可知：摩擦力随着正压力的变大而变大，所以摩擦力与正压力成正比 实验二：气体压强与体积的关系及烛光光强的测定（1）实验目的1、了解气体压强与体积的关系；2、研究烛光的光强。
（2）实验原理在使用“cd ”（坎德拉）作为光强单位之前，“烛光”曾经作为光强度的标准计量单位被使用多年。
探照灯、照明弹等都以“×图13-1气体压强与体积关系实图26-1研究摩擦力与哪些×万烛光”来说明其亮度。
验证阿基米德原理实验(数字化实验)
验证阿基米德原理实验阿基米德原理是初中物理浮力部分的重点。
人教版教材中对验证阿基米德原理的验证是：用弹簧测力计测出重物的重力；再将重物浸入溢水杯中，读出弹簧测力计示数，同时会在溢水杯水嘴下方的小烧杯中得到溢出的水；称得溢出的水的重力与两次弹簧测力计示数的变化相同，则得到阿基米德原理。
为得到连续的排开液体的体积变化，更直观地找到浮力与排开液体重力之间的关系。
本实验将利用实验室中的焦利氏秤和力学传感器设计实验，通过数据采集，以图像形式呈现在计算机上，直观地找到浸入液体中的物体所受浮力与物体所排开液体的重力的大小关系，进而验证阿基米德原理。
【实验目的】：利用实验室的焦利氏秤、力学传感器、电子天平和自制仪器设计实验验证物体所受浮力等于其排开液体的重力这一原理。
【实验仪器】：焦利氏秤、铁架台（两个）、PASCO力学传感器两个、自制溢水杯、纸杯、多通道数据采集器、计算机、滑轮、重物【实验原理】：根据阿基米德原理，浸入液体中的物体所受浮力等于物体所排开液体的重力，所以当物体浸入液体中时，排开的液体会通过溢水杯滴到纸杯中，勾住重物的力学传感器和勾住纸杯的传感器因为浮力的产生和排水量的增加会发生相应的变化，从而在计算机上呈现出数据变化曲线。
【实验步骤】：1.按照实验装置图正确连接实验仪器，在自制溢水杯中加入水，使水面与吸管上端口平齐。
2.打开计算机桌面的“DataStudio”软件，进入数据采集界面。
3.将力学传感器归零，设置勾住重物的力学传感器为推力正，勾住纸杯的力学传感器为拉力正。
点击“启动”，通过调节旋钮，来控制焦利氏秤的标尺向下移动，直至重物将要接触溢水杯壁时，停止调节旋钮，点击界面上的“停止”。
4.将焦利氏秤换成由铁架台和滑轮组装成的支架，如图二所示，重新建立实验活动，将力学传感器归零，设置勾住重物的力学传感器为推力正，勾住纸杯的力学传感器为拉力正。
点击“启动”，用手拉动绕过滑轮的线的一端，使重物下降，直至重物将要接触溢水杯壁时，停止调节旋钮，点击界面上的“停止”。
普通物理演示实验数字化教学资源建设
（） ３ 培养学生严谨的科学思维能力和创新精神以及理论联系实际、 分析和解决实际问题的能力 ， 特别 是与科 学技术 发展 相适 应 的综 合能力 ，为 开展各 种设 计性 、综合性 和研 究性 的实验 创造 条件 ．
（ ） 字化演示 实验 教学 资源 可以循 环使用 ，不 存在实验 器材 的消耗 问题 ，节 省 了使用 维 护成本 ， ４ 数 这
近 年来 ， 随着 计算机 技术在教 学 中的普及 ， 种软件 对学生 学 习和掌握课 堂知识发 挥 了重 要 的作用 ． 各 各
高校也都开始着手建设虚拟实验室 ，主要考虑将计算机技术与综合实践、创新型实验教学相结合 ，也取得 了一定 的效果． 到 目前 ，清华 大学 、北 京交通 大学 、同济 大学等 高校 的普通 物理 演示实验 教学资 源均 已经
形 成一定 规模和 特色 ，但是具 有师范 院校特 色的教学 资源建 设相对 薄弱．需 要结合 师范 院校 的特 色 ，挖掘 具 有师范 特色 的开发 内容．
２ 演示 实验教学资源建设 的实际意义
考虑将 计算 机技术 合理地 运用 到普 通物 理的理论课 教 学 ，通 过普通物 理数字 化演示 实验教学 资源包 的
建设 ，有效地解决 当前 由于扩招导致的大课堂教学问题，以及学校实验室建设经费紧张 ，部分专业传统演 示实验无法开设或开设较少等问题．同时可以考虑将建设成果通过网络途径进行开放共享 ，发挥已有教学 资源的最大价值 ，进而推动教学方法与教学手段 的改革“ ｔ ．建成后将起到一些非常实际的应用价值 ， 具体 表现在 几个 方面 ：
第 ３ 卷 第 １ Ｏ 期
２ ０ 钷 １月 ０１
高 师 理 科 学 刊
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｃ ｅ ｃ ｏ Ｆ ａ ｈ ｒ Ｃｏｌ ｇ ｎ Ｕ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ｆ ｅ ｃ ｅ ｓ ｌ ｅ ａ ｄ ｎ ｖ ｒｉ ｅ ｙ
数字化物理实验演示ppt课件
间隔0.02A
49
• 点击“数据计算”，计 算出小灯泡电阻的大小。
• 点击“绘图”，显示电 压与电流的关系图线 。
对应的小灯泡依次为： 6.3V0.15A 6.3V0.42A 6V5W
50
通用软件测 U – I 曲线
DIS 实验 演示与操作
1
实验列表
1、运动物体的位移、速度、加速度
2、牛顿第二定律
3、平抛运动
4、小灯泡的伏安特性曲线
5、通电螺线管的磁场分布
6、电容充放电
7、电源电动势和内阻
8、动量定理（变力）
9、法拉第电磁感应定律（切割）
10、法拉第电磁感应定律（感应）
11、安培力
12、向心力研究
2
1、测定位移、速度和加速度
第3组数据
改变外力
23
改变外力，得到第四组数据
第4组数据
改变外力
24
改变外力，得到第五组数据
第5组数据
改变外力
25
改变外力，得到第六组数据
第6组数据
改变外力
点击“a－F 图像”
26
拟合图线
得到加速度 a 和外力 F 图线
理想的实验结果：直线应当通过原点
27
2、研究加速度与质量的关系
第1组数据
找
形
成 的
（若电阻不变）
灯丝电流（电阻增大，电流 A B C下降）
原
电压
因
C B
A
电流
54
利用三个界面，同时观察 物理量的小变灯瞬化间过点亮程，。对灯丝的冲击
55
5、观察电容充放电现象
运用数字化实验改进初中物理实验教学———以比热容教学为例
课程篇一、中学物理教材对数字化实验的拓展在新课程理念的指导下，伴随信息教育技术的快速发展，数字化教学在课堂中发挥的优势也日渐显著。
信息技术与物理教学整合的新型教学模式，使一些物理现象展现得更加直观具体，学生更加容易接受，能够更好地达到教学目的。
其中传感器在物理信息化教学的过程中起着举足轻重的作用，笔者翻阅日照市所使用的物理课本（2013年人教版物理课本）八年级上下册和九年级全一册的教材用书，共22章，发现其中数字化教学的章节有5章，占比22.7%。
分别是八年级上册第1章第4节运动的快慢，这节中拓展讲解了位置传感器；第2章第2节声音的特性这节，出现了示波器；第3章第1节温度出现了热电偶温度计；八年级下册第9章第4节出现了气体压强传感器；九年级第13章第3节出现了温度传感器。
其中传感器利用最多，共出现3次，占比60%。
本文将详细阐述传感器在第13章第3节比热容这一节实验教学中的应用，展现信息技术在物理实验中的优势。
二、利用传感器比较不同物质的吸热情况，以水和食用色拉油为例（一）分析教材中学物理中“比热容”这一节通过实验探究认识物体在温度变化时吸收或放出热量的能力，即研究物质的比热容。
学生通过“比较不同物质吸热的情况”这个实验，进行探究性实验，通过对实验现象的分析，发现物理规律并形成概念，是这节课的重点和难点。
验器材分别有：两个相同规格的电加热器、温度计、烧杯、水和食用油等。
水食用油具体实验操作过程如下，利用两个相同规格的电加热器分别加热质量相同的水和食用油（电热器每秒放出的热量是一定的，当它浸没在液体中时，可认为液体每秒吸收的热量相同），使它们升高相同的温度。
学生使用温度计采集液体温度数据，使用秒表测量时间，并记录实验数据。
分析采集的实验数据，加热质量相等的水和食用油使其升高相同温度时，加热时间不同，水需要加热的时间更长，说明水吸收的热量更多。
实验结果表明，不同物质在质量相等、升高温度相同时，吸收热量不同。
大学物理实验教学中数字化网络教学模式的具体运用
大学物理实验教学中数字化网络教学模式的具体运用随着科技的进步和互联网的普及，数字化网络教学模式在大学物理实验教学中得到了广泛应用。
这种教学模式通过将传统的实验教学内容和方法与数字技术相结合，有效地提高了物理实验教学的效果和效率。
下面将具体介绍数字化网络教学模式在大学物理实验教学中的运用。
数字化网络教学模式在大学物理实验教学中可以提供虚拟实验环境。
传统的物理实验教学依赖于实验室的设备和实验材料，但是由于资源限制和实验条件的限制，很多学生无法亲自进行实验操作。
通过数字化网络教学模式，学生可以使用电脑或其他终端设备模拟实验操作，并观察实验过程和结果。
这样，学生不仅可以在教室外进行实验，还可以进行多次实验操作，加深对物理实验原理和方法的理解。
数字化网络教学模式在大学物理实验教学中可以进行实时交互和互动。
传统实验教学中，学生通常是在实验室进行实验操作，与教师和同学进行面对面的交流和讨论。
而通过数字化网络教学模式，教师可以通过在线平台与学生进行实时交流和互动。
学生在进行虚拟实验操作时，可以随时向教师提问和寻求帮助，教师可以及时给予指导和回复。
学生之间也可以进行实时的讨论和合作，共同完成实验任务。
数字化网络教学模式在大学物理实验教学中可以进行实验数据处理和分析。
传统的实验教学中，学生通常需要手工记录实验数据，并进行数据处理和分析。
通过数字化网络教学模式，学生可以使用电脑和相关软件进行实验数据的自动记录和处理，有效地减少了实验误差和工作量。
学生还可以使用网络资源进行实验数据的分析和结果的展示，提高实验报告的质量和效果。
数字化网络教学模式在大学物理实验教学中具有许多优势。
它提供了虚拟实验环境，使学生可以进行更多的实验操作；提供了实验指导和学习资源，帮助学生更好地学习实验内容；提供了实时交互和互动，促进教师和学生之间的交流和合作；提供了实验数据处理和分析的工具，提高了实验报告的质量和效果。
数字化网络教学模式在大学物理实验教学中的具体运用可以有效地提高教学效果和学生学习成果。
现代实验技术——数字化信息系统(DIS)讲解
（DIS）
［实验］ 教室的体积是多少，请
同学们动手测量一下？ 需要哪些工具，应该如
何测量？
用传统测量工具测量物理量的体会是什么？ 你觉得在测量过程中有些哪些困难？
用刻度尺测量距离靠人眼观察、 手工记录，操作耗时费力，测量精 度较低，效率不高，实时测量有一 定的困难。
探索研究（DIS实验）
实验器材：小车、轨道、光电门传感器， 不同宽度的挡光片
实验过程：(阅读课本） 步骤一：实验装置 步骤二：开启电源 步骤三：点击“开始记录” 实验小结：实验的过程体现了一种极限的思想。
1、DIS的主要组成部分分别是__传__感__器___、 _数__据__分__析__器__以及___计__算__机_____三部分。
什么是DIS呢？ 它的基本结构是什么？ 各器件的功能是什么？
什么是DIS呢？
（1）DIS： 是Digital Information System
的缩写，意为数字化信息系统。利用 现代信息技术进行实验研究，我们称 做DIS实验。
DIS的基本结构是什么？ （2）DIS：是由“传感器＋数据采集 器＋计算机（装有实验软件包）”构 成的新型实验系统。
• 谢谢！
下次再见！
探索研究（DIS实验） 1、用DIS研究变速直线运动的s-t图
实验目的：研究变速直线运动物体 的s-t图，并从中求物体 的位移和速度
实验器材：1m长的轨道、DIS
探索研究（DIS实验） 实验过程： 1、按图连接装置
2、开启电源，运行DIS应用软件 3、点击开始记录，获得数据点； 点击“数据点连线”获得位移随时 间变化的曲线。
2、按照练习使用“DIS”的要求，把下图中的 位移传感器、数据采集器和计算机用线相连。
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5、观察电容充放电现象
电学 源生
off
电 压
传
感
器
多量程电流传感器 20mA
点击下拉菜单， 选择200
拨动开关
6、研究通电螺线管的磁感应强度
实验装置
U＜6V
磁传感器
10Ω
• 螺线管串接10Ω 电阻器接入稳定
的直流电源（电
压小于6V）。
• 传感器使用前需
预热3分钟。
传感器的作用： 测量磁场的强度
间隔0.02A
• 点击“数据计算”，计 算出小灯泡电阻的大小。
• 点击“绘图”，显示电 压与电流的关系图线 。
对应的小灯泡依次为： 6.3V0.15A 6.3V0.42A 6V5W
通用软件测 U – I 曲线
U
I
R
0.40 0.18 2.22
U
1.20 0.34 3.53
1.60 0.38 4.21
小灯泡U-I曲线描绘
使用电流、电压传感器
电路连接
电流传感器
电压传感器 灯
滑动电阻器
实验步骤
• 点击“开始记录” 和“传感器调零” 。 • 接通电源，点击“记录数据”，将一组电压、电
流值记录在软件的表格中。 • 以适当的电流间隔，改变小灯泡的电流，同时点
击“记录数据”，记录不同电流以及对应的电压 值 。额定电流较大的小灯泡，间隔可相应增大。
黄色区域： 手工输入F、M
白色区域： 计算机自动记 录加速度值
1、研究加速度与外力的关系
• 释放小车 • 得到 v－t 图
手工输入外力F
质量M
（包括所有部件）
手工输入质量M
得到第一组数据
选择区域 得到第1组数据
计算机自动输入
改变外力，得到第二组数据
保持小车质量不变，多次改变外力
得到第2组数据
改变外力，得到第三组数据
第3组数据
改变外力
改变外力，得到第四组数据
第4组数据
改变外力
改变外力，得到第五组数据
第5组数据
改变外力
改变外力，得到第六组数据
第6组数据
改变外力
点击“a－F 图像”
拟合图线
得到加速度 a 和外力 F 图线
理想的实验结果：直线应当通过原点
2、研究加速度与质量的关系
第1组数据
连接采集器
• 传感器的作用：测量小车运动的距离。 • 实验完毕，注意关闭电源。
注 意：
1、手不要进入发射器与接收器之间， 以免影响信号传输。
2、各组实验可能会有干扰。
3、避免气流扰动（空调、电风扇、 气垫导轨等）。
接入传感器后，自动弹出该传感器对应的窗口。 传感器窗口标题栏显示出了该传感器所属的数据
调节电源的正负极， 螺线管不通电的情
使磁传感器的读数为 况下，传感器调零。
正值。
人工输入：测量距离
磁感强度测量值
实验步骤
螺线管
磁传感器
传感器的“0”刻度线与螺线管对齐。 以每次0.5厘米的间隔推入螺线管内部， 并点击“记录数据” 。
改变质量，得到第二组数据
保持外力不变，多次改变小车质量，
得到第2组数据
外力不变
改变质量，得到第三组数据
第3组数据
改变质量，得到第四组数据
第4组数据
改变质量，得到第五组数据
第5组数据
点击“a－M 图像”
拟合图线
这是一条曲线，为了直观地分 析，可以取倒数，“化曲为直”。
点击“a－1/M 图像”按钮， 得到a－1/M 图线。
这一瞬间通过灯丝的电流
很大，这就是浪涌电流；
浪涌电流 随即灯丝温度急剧上升，
电流
如何形成的？电落阻。增大，电流也相应回
浪涌电流对电灯有害。
寻
灯丝电压（电阻增大，电压上
升）
（若电阻不变）
找
形
成 的
（若电阻不变）
灯丝电流（电阻增大，电流 A B C下降）
原
电压
因
C B
A
电流
利用三个界面，同时观察 物理量的小灯变瞬化间过点亮程，。对灯丝的冲击
2.40 0.44 5.45
I
3.20 0.50 6.40
4.00 0.55 7.27
4.80 0.60 8.00
电阻值随电压升高而增大
实验中的怪现象
电压
快速拨动滑动变阻器，
？ 瞬间改变电路电流。
电流
分别显示电压、电流
产生浪涌电流的原因：
灯丝的冷电阻很小，当
电压
电压瞬间升高时，灯丝的
升温需要有一个过程，在
L12=(X－X1)2+(Y－Y1)2 L22=(X－X2)2+(Y－Y2)2
R2（x2，y2）
L1
L2
T（x，y）
发射器
0
X
接收器
二维运动 传感器
发射器
对应的实验数据
实测图像
改变采集频率
点击Y，显示 竖直方向的分 运动
点击X，显示 水平方向的分 运动
二次函数拟合
求加速度
4、小灯泡U-I曲线描绘
能够实时描绘运动物体的轨迹
能够实时记录下运动物体在平面 坐标系内的坐标
能够对坐标值进行数据处理，数 学分析，完成实验教学
二维运动传感器
接收器
发射器
接收头R1
接收头R2
同时接收超声波信号
按固定间隔，发射 超声波信号。
三角定位算法
Y
分别测量发射器到 两个接收头R1 、R2的 距离L1、L2。
接收器
{ R1（x1，y1）
DIS 实验 演示与操作
赵恺 上海市中小学数字化实验系统研发中心 山东省远大网络多媒体股份有限公司
实验列表
1、运动物体的位移、速度、加速度 2、牛顿第二定律 3、平抛运动 4、小灯泡的伏安特性曲线 5、通电螺线管的磁场分布 6、电容充放电 7、电源电动势和内阻 8、动量定理（变力） 9、法拉第电磁感应定律（切割） 10、法拉第电磁感应定律（感应） 11、安培力 12、向心力研究
通道序号、类别、物理量量程及单位
点击进入组合 图线窗口
点击选择图线2 通过拟合图线方程读出 斜率，即加速度a
点击拟点点合击击按线拟其键性合他，拟，处选合选理择择，拟选合择方求程导 点击选择区域按键，选择有效区域
2、牛顿第二定律
利用计算机绘制 a-F 图和 a-M 图线
通过从V-t图求加速度实验平衡摩擦力
得到加速度 a 与质量 M 图线 点击“a－1／M 图像”
拟合图线
得到加速度a与质量M的倒数 成正比的 图线
理想的实验结果：直线应当通过原点
3、平抛运动
平抛运动实验器
二维平抛运动实验器
光电门
平抛运动
d
压电陶瓷片
实验特色： 通过测量小球的初速度、飞行时间、落地距 离等数据研究平抛运动
二维运动实验系统特色：
1、测定位移、速度和加速度
车轮置于 导槽内
铜螺母置于 导向槽内
力学轨道系统可应用于运动物体的平均速度测量等实验
研究变速直线运动的 s－t 图
采集器连接 计算机
导轨
发射器
位小移车传感器
位移传感器的发射器固定在小车上， 接收器固定在轨道一端。
接收器连接 采集器
电源开关
位移传感器
发射器
接收器