传感器在高中物理实验中的应用

传感器在高中物理实验中的应用

摘要：物理实验教学是新学科的要求，也是物理教学的重要阶段。在这一过

程中，不仅培养学生学习物理的兴趣，而且培养学生的认真观察，培养自己的分

析比较、判断、总结和提高自身综合素质的习惯，都是有益的。因此，实验物理

教学在实施注重培养学生创新精神和实用技能的优质教育方面发挥着独特和不可

替代的作用。

关键词：传感器；高中物理实验；应用策略

引言

随着新客户的到来，物理学习越来越多，强调了学生真正参与实验和学习知

识应用的重要性。因此，信息技术越来越多地用于实验教学，特别是在传感器中。传感器显示教师自己无法进行的实验，并降低误差率。传感器的使用使学生能够

改善体验，提高学生的素质。

一、高中物理实验教学的现状

（一）没有得到足够的重视

从实际情况来看，虽然很多教师都知道物理实验教学的重要性，知道实验对

学生物理学习能力提升有很大的帮助。但是，在应试教育理念的影响下，还是有

部分学校和教师过于关注学生的物理卷面成绩。因此，在日常教学过程中，就会

过多地去关注学生对于课本理论知识的理解和掌握，却没有在课堂教学中充分重

视实验教学。这样一来就导致学生的实践能力无法得到提升，使学生对于物理实

验操作不是很理解，就会在很大的程度上影响到学生的物理学习情况。

（二）教学方法单一

我国当前的教育环境普遍存在教师教学风格沉闷、教学方法单一的情况,导

致课堂氛围枯燥无趣。高中生的学业压力较大,枯燥乏味的课堂学习更无法吸引

学生的兴趣,教师要把握好学生的青春发育阶段,利用学生的兴趣和活泼好动的特点,加强引导,提高学生的自控力,学生对一些未知的事情充满好奇,教师如果不能

加强引导,学生的课堂注意力难以集中,导致听课效率不高,也影响着教学效率,不

利于学生夯实基础,为今后的物理学习埋下隐患。物理作为连续性学习很强的学科,需要打好基础,由浅入深。除此之外,一些教师没有多角度思考问题,只是一味

地注重知识的灌输和讲解,没有考虑学生的听课效果和理解程度,更没有针对学生

学习情况改变教学技巧,这是忽略学生作为课堂主体的一种表现。

二、什么是传感器及其优点

在实施新教程的过程中，传感器作为一种新的教学工具被引入了高中物理课堂，这是一种新的实验方法。传感器是一种可将物理或化学尺寸转换为更好使用

的遥测信号的装置。传感器在某种程度上类似于人类的五种感官，其主要任务是

获取信息。在进行物理实验时，传感器能够感觉到压力、温度、湿度、位移、速度、流量、声速、光照强度等不是电化学性质的，并将其转化为电压、电流、电

阻等的电能量，同时可以增强、传输或控制。与我们每天使用的仪器相比，我们

还可以用传感器可视化实验，让学生更好地了解他们学到的物理概念。此外，传

感器冻结临时现象，使学生更好地了解物理特性。传感器还可以利用其可放大的

功能使微观现象更加直观，使学生更好地了解实验过程中的微观变化。在整个实

验过程中，学生花更多的时间进行自己的实验，教师花更多的时间在课堂上学习。因此，传感器的使用可以提高学生对物理实验的兴趣，或者在一定程度上激活教

学率，当然也能提高学习效率。

三、传感器在高中物理实验中的应用策略

（一）运用传感器技术使实验过程可视化，帮助学生理解物理概念

物理学是一门实验科学，所有的概念和规则都以实验为基础。物理实验教学

的成功表明，学生“看到现象”对实验的成功至关重要。如果传统实验只能很难

表示物理现象和过程，则可以使用传感器技术直观地显示实验，以便于学生理解

物理概念。

例如，在和谐运动中相应的物理规律是抽象的，学生们意识到在运动过程中

同时观察四种物理量大小和方向的变化是困难的。我们使用力传感器和位移传感

器采集运动数据，并利用计算机技术叠加合成图像，帮助学生创建和谐运动的完

整物理图像。作为弹簧振动实验的一部分，运动任务传感器作为振动阻尼器直接

固定在演示装置上，并相对于位移传感器位置水平振动，以查看振动图像

“shift-time”。通过将力传感器连接到弹簧上，力的图像就达到了摆动的时间。并且帮助学生看到物理现象，总结物理定律，理解物理的概念。

（二）利用传感器来优化物理实验教学传感器

本教程最直接的用途应该是优化练习，因为传感器允许高频采样方法和计算

机处理与相关计算机专家一起，为学生提供更好的信息和更快、更直观的计算结果。物理课程中的所有活动都应针对学生的研究和探索，使学生能够更直接地了

解学习过程，从而提高他们的研究能力和相应的科学教育。在物理教学过程中，

许多实验只能看到学生们相距遥远，只了解某些态度。对于一些动态过程，很难

有效地记录实验的细节，当然也很难理解和理解其中的一些。在牛顿第三定律的

教学中，学生必须知道实验研究中反应力的强度和方向特征，每一瞬间都有相应

的关系是很重要的。在传统的实验中，通过比较两个弹簧载荷的测量来分析力的

尺寸。过程比较粗糙，学生在动态上下文中阅读数值后很难取得有效的学习成功。力传感器代替弹簧力仪表，用计算机处理相关数据，并以图形方式表示。一般来说，传感器每秒可采集10 ~ 1000次数据，这在人眼中是不可能的，并以图形方

式呈现力和反应的动态特性，从而使基本法的内容更加准确。

（三）利用传感器实验进行物理课堂探究性实验教学

现代教学的一个模式是实验科学，它使学生能够通过科学研究过程获得知识，并发展许多传统研究中没有的科学研究能力。由于数字实验系统能够快速呈现物

理过程和强大的数据编辑功能，因此使理论研究学院能够在物理教学中进行实验。该知识的教学以理论为基础，很少描述电容器的实际工作流程。电容器是抽象的，学生很难理解，中学物理教材中描述的电容器的测量方法，中学物理新课程“中

学物理”要求物理教师与实践密切联系，教师积极组织实验，了解学生。采用数

字实验室系统的电压传感器和电流传感器，说明电容器充电时电路和电容器两端