数字化信息系统(DIS)
用DIS测位移、平均速度、瞬时速度
连接的计时器显示的
挡光时间分别为0.05 s和
0.02 s。滑块的宽度d ＝
5.015cm。
（1）滑块通过光电门1
的速度v1 =1.003m/s，滑 块通过光电门2的速度；v = 2.5075 m/s。
（2）若测出滑块通过光电门的速度分别为V1 和V2, 还需测量的物理量是 两光电门间距d （ 说明此量的物理意义，同时指明代表物理
实验四：用DIS测变速直线运动的瞬时速度
实验仪器： 光电门传感器，数据采集器，计算机，轨道，
小车，挡光片 实验过程： 1.搭建实验仪器：光电门传感器，数据采集
器，计算机依次相连。将光电门传感器固 定在轨道侧面。在小车的中心位置上固定 挡光片，垫高轨道的一端。 2.开始实验：开启电源，运行DIS应用软件， 点击“用DIS测瞬时速度”。
实验原理：
☆位移传感器测距离的原理：
位移传感器发射器每隔一定的时间间隔，同 时发射 超声波 和 红外线 ，位移传感器 的接收器接收到 红外线 信号开始计时，接 收到 超声波 信号停止计时。 由于红外 线的传播速度为光速，近距离内传播时间 可 忽略不计 ，故可认为位移传感器收到 红外线的时刻等同于发射器发射红外线和 超声波的时刻，接收器记录的时间就等于 发射和接收超声波所间隔的时间。这个时 间乘以 声速 就得到发射器和接收器之间 的距离。
第一章 匀变速直线运动
D、现代实验技术——数字化信息
系统(DIS)
一、什么是DIS
DIS: digital information system 数字化信息系统
数据处理方式：将 物理量转化为 数字信号处理
二、数字化信息系统的优点
集探测、记录、运算、显示于一 体—— 数据的采集、处理和图像描绘可实时 进行让我们从读取数据、记录数据、 图线描绘等繁琐费时的简单劳动中解 放出来。
2019-2020年高三物理 第一章 第4课时 现代实验技术——数字化信息系统优秀教案
一.教学任务分析数字化信息系统（DIS）应用传感器和数据采集器自动获取和输入实验数据，通过计算机的快速处理得到实验的结果，提高了教学效率，使学生可以有更多的时间用于自主探究活动，改变传统的教学模式。
学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：（1）匀速直线运动物体的图像描述；（2）位移、速度的概念；（3）长度的测量。
通过实例（利用传统测量工具测量长度）的测量和讨论，感受引入DIS的优点。
结合“练习使用DIS”实验，了解DIS的构成和使用方法，并练习测定位移传感器的测量范围，归纳得出测量的三个组成部分。
通过“用DIS测量运动物体的位移和速度”实验，初步学会用图像描述和研究物体的运动规律，进一步理解s-t图像和v-t图像的物理意义。
二．教学目标1．知识与技能（1）知道物理测量的三个组成部分。
（2）知道DIS的含义、构成和使用方法。
（3）初步学会组装DIS，用DIS获取实验数据、处理数据和得出实验图像。
（4）进一步理解匀速直线运动物体的s－t图像和v－t图像的物理意义。
2．过程与方法（1）通过对DIS实验数据的采集、列表、作图、拟合和转换等环节的处理过程，感受研究物理规律的科学方法和基本过程。
（2）通过对传统仪器与DIS测量物理量过程的类比研究，认识物理实验的一般过程和方法。
（3）通过应用DIS对几种直线运动情况的实验研究，感受图像法是分析和研究物理问题的有效方法之一。
3．情感、态度与价值观（1）通过对传统实验仪器与DIS传感器测量物理量过程的对比，体验数字化、信息化技术带来的革命性的变化，提高学习兴趣和探究欲望。
（2）通过应用DIS对物体运动情况的实验研究，感悟物质运动的多样性与复杂性，建立团结协作的意识，养成实事求是的科学态度。
三、教学重点和难点重点：熟悉DIS的构成和使用方法。
难点：用DIS测量匀速直线运动物体的位移和速度。
四、教学资源1、学生实验器材：米尺，三角尺（或直尺），皮尺（或卷尺），计算器；DIS（位移传感器，数据采集器、计算机等）及配套的力学轨道，小车。
将 DIS 数字化信息系统引入《欧姆定律》的教学
将 DIS 数字化信息系统引入《欧姆定律》的教学摘要：DIS实验在真实实验的基础上实现了信息技术与物理实验教学的整合，从而表现出了强大的教育功能。
本文以《欧姆定律》一课为例，主要给出利用DIS数字化信息系统拓展实验教学的设计。
关键词：DIS 实验教学DIS（Digital Information System）实验技术，又称“数字化信息系统”，是由“传感器、数据采集器、实验软件包、计算机”构成的新型实验系统。
它可以方便、迅速地采集现实生活或实验中各类物理量信息，并通过计算机接口技术，将采集到的各类物理信息传输给计算机进行多元化的分析处理。
DIS实验在真实实验的基础上实现了信息技术与物理实验教学的整合，从而表现出了强大的教育功能。
笔者利用DIS数字化信息系统拓展《欧姆定律》一节课的实验，取得了良好教学效果。
1.引入DIS的原因就本节《欧姆定律》而言，传统的实验方法一般分为两种情况：一是由教师在课前连接好实验电路，在课上只是简单的演示为主的实验方法。
这一方法虽操作简单，但由于演示实验可见度不高，学生动手操作能力不强，从而不能充分调动学生的积极性，没有充分体现学生的主体地位。
第一种实验方法存在着一些不可避免的缺点，且应教育改革和学生发展的需求，第二种方法便应运而生。
这一方法主要以教师引导，学生明晰实验原理、实验方法，亲自选择实验器材、连接实验电路、收集实验数据、得出实验结论的较为开放、灵活的探究式的实验方法。
这一实验方法充分发挥了物理实验的教育功能，引导学生进行实验设计，而非包办学生的探究活动，用自主探究实验激发了学生的知识冲突，更有利于学生的发展。
但笔者认为这一实验方法也存在着：如何在现有课时有限的情况下，实施科学探究教学及实验数据误差较大等问题。
而DIS数字化信息系统的引入除可以准确地描述物理量之间的定量关系，充分体现现代技术准确性高的特点，还有效的提高了物理实验效果和课堂教学效率，将传统实验方法大为优化。
高中物理教学中DIS实验与传统实验的对比研究
三、DIS实验与传统实验的整合 策略
1、结合两种实验的优势
在整合过程中，应充分发挥传统实验和DIS实验的优势。例如，在探究电磁 感应现象时，可以先通过传统实验让学生观察感应电流的方向与磁场方向的关系， 再利用DIS实验进行定量测量和验证。
2、注重实验过程的设计
在整合过程中，应注重实验过程的设计。例如，在探究电磁感应定律时，可 以先让学生通过传统实验探究感应电动势与磁通量变化率的关系，再利用DIS实 验进行定量测量和验证。同时，还应注重实验过程中的安全问题，确保学生的人 身安全。
3、培养学生的创新能力和实践 能力
在整合过程中，应注重培养学生的创新能力和实践能力。例如，在探究电磁 感应现象时，可以让学生自行设计实验方案并进行探究。同时，还应鼓励学生将 所学知识应用于实际生活中，提高其实践能力。
四、结论
通过整合高中物理电磁学DIS实验与传统实验，可以充分发挥两种实验的优 势，提高教学效果。这种整合方式还可以培养学生的创新能力和实践能力。因此， 我们应该在未来的教学中积极推广和应用这种整合方式。
一、DIS实验与传统实验概述
DIS实验，即数字化信息系统实验，是一种基于传感器、数据采集器和计算 机软件的物理实验方法。通过传感器对物理量进行测量，数据采集器将传感器数 据传输至计算机，经软件处理后以图形、表格等形式呈现实验结果。DIS实验具 有实时性、精确性和直观性等特点。
传统实验则是指采用常规实验器材和测量工具进行的物理实验。传统实验方 法历史悠久，技术成熟，具有简便、易操作等优势。但在数据测量与处理方面， 传统实验手段相对费时、精度有限。
1、合理选择实验方法：根据课程内容和教学目标，选择合适的实验方法。 对于需要高精度测量和直观呈现结果的实验，可优先考虑DIS实验；对于侧重于 学生动手能力和创造性培养的实验，可采用传统实验方法。
DIS实验
实际应用
教学实例：验证动量守恒定律源自数字实验：验证牛顿第三定律
数字实验：探究气体压强与体积的关系 其他传感器的用法 光学综合实验箱的应用
光学实验箱能完成的实验一览表
凸透镜成像规律及测定凸透镜焦距 凹透镜成像规律及测定凹透镜焦距 搭制简易显微镜 凹面镜的会聚作用 凸面镜的发散作用 探究光的反射定律
搭制开普勒望远镜
DIS实验简介
特征
DIS是Digital Information System的缩写，中文名称 为数字化信息系统。基于DIS搭建的实验室称为数字化 实验室，也叫探究实验室、创新实验室等。其突出特点 是把长度、时间、温度、力、光照强度、磁感应强度等 非电学量转化成电信号输入计算机进行处理。
历史
DIS实验室最早出现在美国，大约是上世纪70年代开始进
实现了数据记录的时间连续性，实现了瞬间变化“可视化”。例如
将传感器技术引入超重、失重教学，就可以在很短的时间内清晰地 记录下压力随时间变化的图像，具体再现超重、失重的过程，便于
总结超重、失重现象的特点和条件，符合归纳法教学的要求。
主要优势
2.实验设计重点化 数字化实验由传感器和数据采集器代替人眼读取数据，用 计算机软件取代纸笔方式手工记录数据，计算机软件代替人脑
结果更加直观 ③可并行采集数据，例如弹簧振子实验中，利用不同传感器可以同时
测量出回复力、加速度、速度、位移四个物理量，避免了传统实验中
每次只能观测一部分量的尴尬，可以直接建立起完整的物理图景
主要优势
4.实验定量化 定量研究是科学的特征。一些传统实验受到实验条件、实验技术的限 制，难以量化。数字化实验直接使许多物理定性实验升级成定量实验。 从数据的测量到采集再到处理，都是在系统内部完成，避免了传统
数字室化分
数字室化分
数字化室分（Digital Indoor Solution，简称DIS）是一种实现室内信号覆盖
的方法，它利用分布式天线系统来改善室内信号的覆盖质量和稳定性。
数字化室分技术通过将基站信号分布到室内各个角落，使得用户在室内接收到的信号更加稳定，提高了网络覆盖率和数据传输速率。
数字化室分技术的实现需要使用到分布式天线系统，该系统由多个天线节点组成，每个天线节点都连接到一个信号处理单元。
信号处理单元将接收到的基站信号进行处理和放大，然后通过天线路由到各个覆盖区域。
通过这种方式，数字化室分技术可以实现信号的均匀分布，避免了传统室内覆盖方式中信号盲区的出现。
数字化室分技术的优点包括：
1. 改善信号覆盖质量：数字化室分技术通过分布式天线系统实现了信号的均匀分布，避免了信号盲区的出现，提高了网络覆盖率和信号质量。
2. 提高数据传输速率：数字化室分技术能够提供更高的数据传输速率，满足用户在室内高速上网的需求。
3. 降低干扰：数字化室分技术通过信号处理单元对信号进行控制和处理，降低了不同覆盖区域之间的干扰，提高了网络的稳定性。
4. 可扩展性强：数字化室分技术具有良好的可扩展性，可以方便地增加天线节点和信号处理单元，以适应未来网络容量的增长。
然而，数字化室分技术也存在一些挑战和限制。
首先，数字化室分技术的实现需要使用到大量的天线节点和信号处理单元，这会增加建设和维护成本。
其次，数字化室分技术的实施需要考虑到不同覆盖区域之间的信号干扰和传输损耗等问题，这需要仔细规划和优化。
最后，数字化室分技术的效果受到建筑物结构和材料的影响，需要根据实际情况进行评估和调整。
高一物理上册《介绍和练习使用DIS》教案、教学设计
5.培养学生热爱集体、团结协作的品质，使学生认识到团队合作的重要性，提高人际交往能力。
本教学设计旨在使学生在掌握DIS基本知识和技能的基础上，培养其科学思维、实践能力和情感态度，为今后的物理学习和科学研究打下坚实基础。
为了巩固学生对DIS知识的掌握，提高实验操作技能和数据处理能力，特布置以下作业：
1.完成课后实验报告：学生需根据课堂所学的DIS操作流程，独立完成一个实验，如测定弹簧常数、探究滑块运动等，并将实验过程和结果撰写成实验报告。
2.数据处理与分析：针对实验数据，运用所学方法进行数据处理和分析，要求学生撰写数据处理过程，并给出合理的结论。
四、教学内容与过程
（一）导入新课
在导入新课环节，我将采用以下方式激发学生的学习兴趣和探究欲望：
1.利用多媒体展示一组与DIS相关的物理实验现象，如测定弹簧常数、探究滑块运动等，让学生观察并思考这些实验现象背后的物理原理。
2.提问方式引导学生回顾初中物理实验中接触过的数据采集与处理方法，引出DIS在现代物理实验中的重要地位和作用。
3.结合具体实验案例，讲解DIS在实验数据处理和分析中的优势，如减小误差、提高实验效率等。
（三）学生小组讨论
在学生小组讨论环节，我将安排以下活动：
1.将学生分成若干小组，每组分配一个实验任务，要求学生运用DIS进行实验操作和数据采集。
2.各小组在讨论过程中，相互交流实验心得，探讨实验中遇到的问题和解决方法。
（二）教学设想
1.针对教学重点和难点，采用以下教学策略：
（1）引入生活实例，激发学生学习兴趣，引导学生认识到DIS在现代物理实验中的重要地位。
第一章 D 现代实验技术----数字化信息系统(DIS)
s-t图像截图
作业
1、练习部分:填写好两份实验报告（P17---P19) 2、练习部分:第13页1---6题
实验3 ．用DIS测定变速直线运动的平均速度
实验目的
测量变速直线运动的平均速度。
实验原理
物体运动的平均速度s=v/t，s为时间t内的位移
实验器材
DIS数据采集器；位移传感器； 计算机； DISLab力学轨道及配套小车等附件。
数据处理
次数 1 2 3 4 5 6
单位：速度单位m/s，时间单位s，加速度单位m/s2
初速 度
末速度
Δv
Δt
a
a平均
作业
1、练习部分:填写好三份实验报告（P20---P23)和
（P27---P28)
2、练习部分:第15页8---10题
点击“开始记录”，依次将与软件中Δs对应 的四片挡光片固定到小车上，让小车从轨道 上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间， 同时得到小车的运行速度。 记录实验数据，将实验结果截图。 根据实验结果，归纳瞬时速度的概念和研究 方法。
数据记录
次数 1 2 挡光片宽度/m 通过光电门时间/s 速度/m·-1 s
实验过程
4.
5.
6.
选取一段研究范围，记录下小车在这段运动 中的平均速度。 重新选取研究范围：不改变末位置，只改变 研究范围的初位置，缩小研究范围，记录下 平均速度。 继续缩小研究范围，记录下小车的平均速度。 一共记录6组数据。
数据记录
初位置 末位置 位移 时间差 平均速度
单位：长度单位都为m，时间单位s，速度单位m/s。
实验步骤
4.
小车在轨道上做匀加速直线运动，v-t图应是 一条倾斜直线。
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D.数字化信息系统（DIS ）
一、填空题
1.（1）DIS 是 的简称，中文意思是 。
DIS 基本结构由 、 、 组成。
（2）写出三个常用的传感器名
称 。
（3）光电门是测量 的传感器，为了使测量值更准确，挡光片的宽度应 。
（选填“大些”或“小些”）
2.位移传感器测距离，发射器固定在运动物体上，能同时发射 。
固定在轨道的顶端，接收红外线和超声波。
3.用DIS 实验研究小车位移和时间的关系时，将位移传感器的______________部分固定在小车上，______________部分固定在轨道右端，并将它与______________相连。
实验中得到如图所示的图线，则AB 段的平均速度大小为_____________m/s 。
4.如图所示是用DIS 实验系统研究物体的运动得到的图像，从该图像可知：小车运动的方向是 （选填“靠近”或“远离”）运动传感器的接收部分，2～3s 间的一段水平线表示 。
二、单项选择题
5.在用DIS 实验系统测量位移的实验中，必须进行的操作是（ ） A. 必须让发射器与接收器的距离由近及远 B. 实验完毕要及时关闭发射器、数据采集器的电源 C.每次让小车从同一位置静止下滑 D. 将发射器固定在小车上
6.在用DIS 实验系统测量平均速度的实验中，必须的实验仪器是①数据采集器、计算机；②光电门传感器③位移传感器④小车、轨道；⑤挡光片；⑥滑轮、钩码，其中正确的是。
( )
A.①②③④⑤⑥
B.①③④⑥
C.①③④
D.①②④⑤
0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
O
t/s
S/m
B
A
1.0
O
S/m
0.6 0.4 0.2 3.0
2.0
1.0
t/s
7.关于DIS实验，下列说法正确的是（）
A．DIS实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量
B．DIS实验可以完成全部的物理实验
C．DIS实验比传统的实验方便、准确
D．DIS实验没有传统实验方便、准确
8.关于位移传感器，下列说法中正确的是（）
A．位移传感器的发射器只能发射超声波
B．位移传感器的发射器既能发射超声波也能发射红外线
C．超声波是由发射器发射的，红外线是由接收器发射的
D．超声波是由接收器发射的，红外线是由发射器发射的
9.在用位移传感器做实验时，下列说法中正确的是（）
A．位移传感器的发射窗口应对准备接收器的信号接收窗口
B．位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口
C．连接到数据采集器上的是发射器部分
D．实验开始后，必须先打开发射器的电源开关
三、多项选择题
10.在利用DIS实验系统研究匀速直线运动的实验中，下列操作中正确的是（）
A.把位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在长木板上
B.把位移传感器的发射器固定在长木板上，接收器固定在小车上
C.为了让小车做匀速运动，长木板一定要水平放置
D.为了让小车做匀速运动，长木板的一端要适当抬高
11.小明同学在学习了DIS实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。
小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。
则以下表述正确的是（ ）
A.四个挡光片中，挡光片I 的宽度最小
B.四个挡光片中，挡光片II 的宽度最小
C.四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度
D.四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 12.下列叙述中正确的是（ ）
A ．DIS 实验系统一般由传感器、数据采集器、计算机组成
B ．用DIS 实验系统测量位移的实验中实验完毕要及时关闭发射器的电源
C ．力传感器可以测出力的大小
D ．固定在运动物体上的速度传感器可以直接测出速度
四、计算题
13.如图所示是用DIS 系统研究小车做匀速直线运动时得到的s-t 图像，由该图像可知，小车是在单击“起动”后，经过多少时间开始运动的？运动的总位移是多少？速度是多少？
14.在高速公路上常用超声波测速仪测量汽车的速度，测速仪是根据测速仪发出并接收超声波脉冲信号的时间差测出汽车的速度。
设超声波测速仪发出的脉冲信号的时间间隔为1s ，超声波在空气中传播的速度为340m/s 。
若车静止时，超声波测速仪所收到的脉冲信号的时间间隔也为1s 。
问
(1)当超声波测速仪所收到的脉冲信号的时间间隔大于1.0s ，你能判定汽车是做怎样的运动？反之又怎样？
(2)若这一时间间隔为1.2s ，则汽车的行驶速度是多大？是根据它发出并接收超声波
O
S/m
1.2 0.8 0.4 1.2
0.8
0.4
t/s
15.图中A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测的物体的速度。
图b中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号。
设测速仪匀速扫描,p1、p2之间的时间间隔Δt＝1．0 s,超声波在空气中传播的速度是v＝340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图b可知,汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是多少米?汽车的速度是多大?。