DIS实验与传统实验的比较--牛顿第三定律的实验
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究实验在物理教学中有着重要的作用，它不仅能够帮助学生巩固知识，加深理解，还可以培养学生的动手能力和实验操作技能。
传统的物理实验教学模式往往存在着实验内容单一、实验步骤固定、学生被动参与等问题，这限制了学生的实验能力和创新能力的提升。
本文将探究采用DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的可行性和效果。
一、DIS实验的概念和特点DIS（Discovery, Inquiry, and Scaffolding）实验是指在实验课教学中，通过引导学生探索、发现、探究以及搭建思维支架的一种实验模式。
相较于传统的实验教学模式，DIS实验更加强调学生的主动性和实践性，注重培养学生的实验能力和创新能力。
它的特点包括以下几点：1. 引导式教学：DIS实验注重老师的引导和学生的探索，鼓励学生通过自主学习和实践来发现物理现象的规律。
2. 实践性强：DIS实验要求学生亲自动手操作，通过实际操作来感知物理规律，培养学生的动手能力和实验操作技能。
3. 批判性思维：DIS实验鼓励学生发散思维和批判性思考，引导学生不断提出问题、寻求解决方案，培养学生的科学探究能力。
4. 联系实际：DIS实验注重将实验内容与生活实际相结合，通过实际案例将抽象的物理概念转化为具体的实验操作，增强学生的学习兴趣和参与度。
二、DIS实验引入传统物理实验的可行性1. 促进学生积极参与：传统的物理实验往往是老师为学生演示，学生被动观察，并按照固定步骤进行操作，学生的实验参与度较低。
而DIS实验注重学生的主动探索和实践，能够激发学生的学习热情，提高学生的学习积极性。
4. 丰富实验内容和形式：传统的物理实验往往只有固定的实验内容和操作步骤，缺乏多样性和灵活性。
引入DIS实验可以丰富实验内容和形式，为学生提供更多的实践机会，从而更好地达到学习目标。
1. 设计切合主题的DIS实验：在具体的物理实验内容和教学主题下，设计符合DIS实验模式的实验内容和操作步骤，引导学生通过实践探究物理规律。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究随着科技的快速发展和教育方法的不断更新，教育界也在不断探索如何更好地进行教学，尤其是在物理实验教学方面。
传统的物理实验教学模式在一定程度上存在一些问题，比如实验设备过于简单、实验内容与学生所学知识无法有效对接等。
为了提高学生的学习兴趣和实验教学的效果，越来越多的中学物理教师开始尝试引入DIS（探究式学习）实验教学模式。
一、传统实验教学模式存在的问题1. 实验设备简单传统的物理实验教学模式中，很多实验装置过于简单，无法真正展现物理实验的本质。
这样一来，学生很难从实验中获得真正的物理知识，更多的只是机械式地操作实验仪器。
2. 实验内容无法有效对接在传统的物理实验教学中，有时实验内容与学生所学知识无法有效对接，导致学生无法理解实验的目的和意义。
这就导致了学生对实验教学的兴趣不高，甚至对物理学科产生了厌倦的情绪。
3. 实验过程缺乏探究性传统的物理实验教学模式中，很多实验教学都是老师为学生讲解实验内容，然后学生按照老师的要求进行实验。
这种模式下，学生缺乏主动性和探究性，难以真正理解物理学中的科学精神和思维方式。
二、DIS实验教学模式的特点相对于传统的物理实验教学模式而言，DIS实验教学模式具有以下几个特点：DIS实验教学模式强调实验的探究性和启发式，通过引导学生提出问题、设计实验、进行观察和实验分析，使学生在实验中真正体会到科学探究的乐趣和意义。
在DIS实验教学模式中，实验设备更加多样化和丰富化，可以很好地展现物理实验的本质，让学生能够更直观地理解物理知识。
3. 实验内容与课程知识对接紧密DIS实验教学模式中，实验内容与课程知识的对接更加紧密，能够更好地帮助学生理解课堂所学知识的实际应用和意义。
1. 引导学生提出问题在使用DIS实验教学模式时，老师可以通过授课引导学生提出与实验相关的问题，让学生主动产生探究的兴趣。
老师可以给学生一定的实验条件，让学生根据自己的理解设计实验步骤和方法，培养学生的实验探究能力。
利用DISLab验证牛顿第三定律
利用DISLab验证牛顿第三定律杭州第十四中学吴凤星实验一：让学生两手各持一只力传感器,保持两传感器的手柄平行,让两传感器的测钩互相钩住,两手用力拉,得两条“力—时间”组合显示图线(图1) . 让学生观察发现两条图线基本重合,表示两力大小相等. 选中其中一条图线,设为“镜像显示”,对两力的方向加以区别,如图2 镜像显示的图线与另一条图线以x 轴呈上下对称,说明两力方向相反. 实验中力的大小随时可变,并实时显示.如果是两力传感器的手柄没平行,测钩没正对,就会产生扭力和分力,会影响实验效果,两力的大小相差较大. 围绕实验数据的误差研究和改进,让学生养成正确操作和使用仪器设备的习惯.虽然图像中相互作用的力大小相等、方向相反的规律得以清晰展现,但学生还是很难理解牛顿第三定律(两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上. ) 中的“总是”这两个字.为了更好地理解牛顿第三定律,再进行下面一系列的探究活动.实验二：运动中的物体之间的相互作用力学生会提出疑问,教师也可引导学生提出这样的问题:运动中的物体之间的相互作用力还是“大小相等、方向相反”的吗?利用DISLab ,学生很容易进行这个问题的探究.即让自己处于匀速运动或加速跑的运动状态,看“镜像显示”中的两条“力—时间”图线是否以x 轴呈上下对称. 学生通过实验会发现运动对两力“大小相等、方向相反”基本不构成影响,这说明了运动中的物体之间的相互作用同样遵循牛顿第三定律.实验三：物体相碰时的相互作用力两个运动的物体相碰时,它们之间的作用力的关系会是怎样的呢? 让两只力传感器的测钩正对,相互敲击,获得两条以x 轴呈上下对称的图形(如图3) .如果一个运动的物体去碰一个静止的物体,它们之间的作用力与反作用力还是不是“大小相等、方向相反”的? 为了探究这个问题,可引导学生设计这样的实验:将一只力传感器固定在铁架台上,另一只力传感器固定在小车上(确保两只力传感器在同一高度,测钩正对) . 给小车以不同的初速度,两只力传感器相碰时的力不同,实验结果如图4 所示. 质量大的物体去碰质量小的物体,它们之间的作用力与反作用力的关系又如何? 这就激起了学生的探究兴趣,拓宽实验探究范畴,学生会积极动脑思考,改进现有的实验装置,完成探究活动.实验四：前面所测的物体之间的作用力与反作用力,两个物体都是相互接触的. 如果是两块磁铁,它们之间的作用是怎样的? 让学生手拿两块磁铁,保持很短的一段距离,不管是两个相同的磁极靠近还是不同的磁极靠近,学生都能理解两磁铁之间的斥力或吸引力是相等的. 通过这个实验学生可能获得关于作用力和反作用力关系的正确答案,因为,学生自己两手握磁铁,亲身感受了吸引力或斥力. 在这里可定量的测量磁力. 在力传感器的测钩上固定好磁铁,保持两传感器的手柄平行,并保持适当的一段距离,慢慢靠近或分开两传感器(但两传感器不接触) 实验结果如图5 所示.磁铁间的相互作用也遵循牛顿第三定律,学生是很难理解的. 磁力这个问题可引发一系列的探究问题. 可向学生设置这样的问题情境:如果一个磁性较弱的磁铁与一个磁性强的磁铁相互作用,这时再问学生它们间的相互作用力时,学生的意见就会产生分歧,很多学生都认为磁力强的磁铁产生的作用力大. 我们再采用极限一点的实验,如用几枚回形针来代替磁性较弱的磁铁,结果又会怎样呢? 回形针的枚数会不会影响它和磁铁之间的作用力? 学生应用DISLab 对这些问题进行定量的科学探究,使学生清楚认识到牛顿第三定律中作用力和反作用力的大小总是相等的。
DIS实验与传统实验的比较做功改变物体内能实验摩擦生热-精选教育文档
做功改变物体内能实验——摩擦生热1 摩擦生热的传统物理实验在沪科版初三物理书中有关改变物体内能的两种方式——做功和热传递——的内容，由于做功是通过能量的转化从而改变物体的内能：即机械能转化为内能，而热传递是通过能量的转移：一个物体的内能转移到另一个物体上。
因此相比热传递而言做功改变内能比较抽象学生不好理解，在教师实在教师实际的教学中，都是力求以实验现象为基础来分析做功对气体内能的改变[53]。
实验仪器：铁丝实验目的：理解功与能转化实验原理：两物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内能，内能增加温度升高实验步骤：用双手来回弯曲一根铁丝，如图24所示，用手触摸铁丝的弯曲位置，我们发现——弯曲部位发热。
总结：弯曲部位发热说明弯曲部位的温度升高了，而温度升高，物体的内能一定增加，本质上来说：做功改变物体内能即为：机械能转化为物体的内能。
图5-12摩擦生热的传统物理实验图2 摩擦生热的DIS实验能够弥补传统实验的不足，且能够直观地观察温度的变化。
用DIS实验做摩擦生热实验，可以通过电脑显示器中示数窗的示数变化和坐标内的曲线变化来观察压缩气体的温度变化，不仅直观性好，加深学生对该实验的印象及其知识点的理解[54]。
实验器材：铜管﹑棉绳﹑夹具﹑软性泡沫塑料﹑橡皮塞﹑计算机﹑温度传感器﹑数据采集器实验目的：理解功与能转化实验原理：两物体摩擦时，克服摩擦力所做的功转化为物体内能，内能增加温度升高实验步骤：（1）在铜管中塞入软性泡沫塑料并用橡皮塞塞住铜管的左右段口，将铜管用夹具夹在桌子上并固定住。
（2）将温度传感器插入橡皮塞中，连接数据采集器和计算机，如图5-13所示；（3）打开计算机中的数字化实验室软件，点击“通用软件”打开窗口后，对“传感器”、“图像”进行设置；在图线设置”中，选择“X 轴”为时间t，起始时间为0；“y轴”为温度T，起始温度为0。
(4)点击“开始采集”按钮后，将棉绳套在铜管上，用力来回拉图5-13 摩擦生热的DIS实验棉绳的两端，速度要快。
DIS与传统实验的比较
力传感器 0.01N 位移传感 器 1mm 电压传感 器 0.01V 电流传感 器 0.01A 微电流传 感器 0.01uA 温度传感 器 0.1℃
检测功能比较 设备名称 功能比较 获取信息的灵敏度高，密度大，速度快， 外界干扰因素小；标准量形式、计量单位 以及最大量程等可调；放大、调零、校准 功能均可调节 反之 极强的信息运算、管理功能；可实时保存 断续或连续信息 以人力计算为主，仪器本身不具分析功 能，只能以电信号形式记录保存 同时具有数值、表格和图像等不同显示方 式；记录及显示操作快速、实时、完整 多为模拟方式显示；速度慢、数据量有 限，滞后且不完整
检测性能比 传统测量仪
信息获取 变换功能
DIS
测力计 （5N） 游标卡尺 演示电压表 S 传统实验仪器
信息运算 保存功能
信息显示 操作功能
检测性能比较 分度值 DIS 分度值
0.1N 0.1mm 0.1V 0.1A 5uA 1℃
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究在中学物理实验教学中，传统的实验教学模式已经成为常规，其内容和形式都相对固定。
随着科技的不断发展和教育理念的转变，越来越多的人开始对传统的实验教学模式提出质疑，认为其已经不再适应现代教育的需要。
越来越多的学者开始探索和尝试新的实验教学模式，其中就包括了基于DIS实验引入的模式。
本文将从该模式的实践意义、实验设计和实验教学效果三个方面探讨【DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究】。
我们先来谈谈DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的实践意义。
DIS实验是一种以数字化、信息化和智能化为特征的实验方式，其采用先进的技术手段进行实验设计和实验操作，可以有效地提高实验的精准度和可靠性。
在传统的实验教学模式中，很多实验都存在着设备老化、操作不便、实验数据不准确等问题，而DIS实验引入可以很好地解决这些问题，从而提高实验的有效性和可信度。
DIS实验引入还可以为学生提供更广阔、更自由的实验空间，激发学生的学习兴趣，增强他们的实践能力和创新思维，有利于培养学生的科学素养和科学精神。
DIS实验引入对于中学物理传统实验教学模式具有非常积极的意义。
我们来谈谈DIS实验引入中学物理传统实验教学模式的实验设计。
在DIS实验引入中，实验设计显得尤为重要。
一方面，实验教学内容要与课程教学大纲相契合，明确实验目的和要求，确保实验内容不仅具有科学性和实践性，同时也具有启发性和趣味性。
实验教学手段要与实际的教学环境相适应，选择合适的实验设备和软件环境，保证实验操作的便捷和数据的准确。
在实验设计上，可以通过合理的实验步骤安排、清晰的实验指导和贴近学生生活的实验内容等方式，使DIS实验引入更加符合学生的认知规律和学习需求，提高学生对实验教学的接受度和参与度，增强实验的教学效果。
【DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究】是一个具有重要理论和实践价值的课题。
通过对这一课题的深入探讨和研究，可以丰富实验教学模式的形式和内容，拓宽教师的教学思路和视野，提高学生的学习兴趣和实践能力，有利于提高实验教学的质量和水平，促进学生全面发展。
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究
DIS实验引入中学物理传统实验教学模式探究随着教育的不断发展和创新，传统的实验教学模式在中学物理教学中已经被许多新颖的实验教学模式所取代。
传统的实验教学模式仍然具有一定的教育价值和意义。
本文将探究中学物理传统实验教学模式的优势和不足之处，以及如何在DIS实验中引入传统实验教学模式。
传统实验教学模式指的是通过学生亲自进行实验来学习物理知识和理论。
在传统的实验教学模式中，学生将自己动手操作实验仪器，观察实验现象，并记录实验数据。
通过亲身参与实验，学生可以直观地感受到物理现象的本质，并且能够更深入地理解物理理论。
传统实验教学模式注重学生的主动参与和实践能力的培养，培养学生的实验技能和科学思维能力。
传统实验教学模式还能促进学生之间的合作和交流，增强学生的团队合作精神。
传统的实验教学模式也存在一些不足之处。
传统实验教学模式需要大量的实验器材和实验场地，成本较高，难以满足中小学教育资源的需求。
传统实验教学模式容易出现实验操作不够规范和实验结果不够准确的情况，对学生的实验技能要求较高。
传统的实验教学模式往往需要较长的实验周期，学生可能需要花费较多的时间和精力来完成实验，影响其他科目的学习进度。
为了弥补传统实验教学模式的不足之处，可以在DIS实验中引入传统实验教学模式。
DIS实验是一种结合了虚拟仿真和实际操作的实验教学模式。
通过DIS实验，学生可以在虚拟仿真环境中进行实验操作和实验观察，同时可以根据实验结果进行理论分析和实验设计。
通过DIS实验，可以解决传统实验教学模式所面临的实验资源与成本的问题，并且能够提供更加安全和方便的实验操作平台。
DIS实验中引入传统实验教学模式可以通过以下几个步骤进行。
教师可以在DIS实验中设置虚拟的实验场景和实验仪器，让学生在虚拟环境中进行实验操作。
学生可以通过虚拟实验环境进行实验操作，并记录实验数据。
在此过程中，教师可以引导学生观察实验现象，并引导学生进行实验分析和理论研究。
学生可以根据实验结果和理论分析，设计和进行实际的实验操作。
【高中物理DIS通用实验】实验12：牛顿第三定律
实验十二牛顿第三定律实验目的验证牛顿第三定律。
实验原理对于每一个作用力，必然有一个反作用力。
作用力与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。
实验器材朗威DISLab、计算机等。
实验装置图见图12-1。
图12-1 实验装置图实验过程与数据分析1．将两只力传感器接入数据采集器；2．启动“组合图线”功能，点击“增加”，增加图线“时间-力1”与“时间-力2”；3．两手各持一只力传感器，让两传感器的测钩互相钩住，两手用力拉或压，得两条“力-时间”组合显示图线（图12-2）。
观察发现两条图线基本重合，表示两力大小相等；图12-2 通常显示模式下的组合波形4．选中其中一条图线，点击“设置”，设为“镜像显示”，对两个力的方向加以区别；5．返回实验界面，继续实验，可见两条图线以X轴对称（图12-3），说明两力方向相反；6．点击“停止”，将“采样频率”设置为“500”。
让两只力传感器的测钩正对，相互敲击，获得另外两条以X轴呈上下对称的图线（图12-4）；图12-3 将一条图线设置为镜像模式图12-4 镜像模式下的敲击图线7．结合实验结果，总结牛顿第三定律在实验中的体现。
建议：1．实验中应保持两传感器的手柄平行，注意测钩的角度，以免产生扭力；2．取下测钩，设法在锁紧螺栓上固定上强力磁铁，重复实验，观察磁力是否符合牛顿第三定律；3．改变实验次序，尝试另外一种教学思路：先观察镜像图像，得出两力方向相反；再取消镜像模式，借助两图线的重合现象，验证两力大小相同；4．尝试引导学生画出上下不对称的图线，对应此时的操作手法分析图线不对称的原因，加深对正确操作方法的理解和认识。
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在初中，学生们已经学习了“力的作用是相互的”这一知识点，以新沪科版初中物理课本为例，在初二下学期第六章——熟悉而陌生的力——这一章中，学生们已经知道：一个物体A对另一个物体B 施加一个力F1，反过来，物体B也会对物体A施加一个力F2，这两个力大小相等，方向相反且作用在同一直线上。
牛顿第三定律的传统实验
实验目的：验证牛顿第三定律
实验原理：对于每一个作用力，必然有一个反作用力。
作用力与与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。
实验器材：两个弹簧秤
实验步骤：（1）选用两个相同规格的弹簧秤，保持它们量程和分度值相同；
（2）将两个弹簧秤进行校零
（3）将一个弹簧测力计一段规定在墙壁上，将两个弹簧秤进行对拉，如图5-18所示.
（4）观察弹簧秤示数变化
图5-18 牛顿第三定律的传统实验图
总结：弹簧秤对拉后，左右端的弹簧秤都有示数，说明:右端弹簧秤对左端弹簧秤施加一个拉力F1，同时，左端弹簧秤也给右端弹簧秤一个拉力F2，因此，F1和F2是相互作用力。
对拉后弹簧秤的示数大小相等，方向相反，并且作用在同一方向上。
因此，我们可以知道相互作用的两个力之间的关系为：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
牛顿第三定律的DIS实验
实验目的：验证牛顿第三定律
实验原理：对于每一个作用力，必然有一个反作用力。
作用力与与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。
实验器材：力传感器﹑数据采集器﹑计算机﹑数据线
实验步骤：（1）用数据线将力传感器﹑数据采集器以及计算机连接起来
（2）双手各持一个传感器且保持两传感器在同一直线上，将两传感器的测钩勺相钩住，如图5-19所示。
图5-19 弹簧测力计对拉实验图
（3）打开在计算机上打开数字化实验室软件，点击“通用软件”，
进行“参数设定”和“传感器凋零”后，点击“启动”按钮，将两个传感器对拉，得到“力与时间”的图像，如图5-20所示。
让学生观察实验图像并讨论。
（4）将一个力传感器分别固定盒子上，另一个传感器放在手上，点击“启动”按钮，拉动传感器做匀速直线运动，如图5-21所示，得到“力与时间”的图像，如图5-22所示。
让学生观察实验图像并讨论。
图5-21 拉小车实验图
（5）将一个力传感器分别固定桌面上，另一个传感器放在手上，点击“启动”按钮，拉动传感器，如图5-23所示，得到“力与时间”的图像，如图5-24所示。
让学生观察实验图像并讨论。
图5-23 对拉实验装置图
图5-24 对拉的“力与时间”的图像
总结：虽然图5-20能够说明：对拉力传感器，作用力与反作用是大小相等且方向相反，但是它并不能说明运动的物体或静止的物体之间的相互作用力也是大小相等且方向相反。
图5-22实验中可以说明运动的物体作用力与反作用力大小相等且方向相反，图5-24实验中可以说明静止的物体作用力与反作用力也是大小相等且方向相反。
因此，从上面3个实验中学生可以很好地理解牛顿第三定律(两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上）中的“总是”这两个字[57]。
牛顿第三定律的传统实验与DIS实验的对比
牛顿第三定律的传统实验优于DIS实验的方面：
（1）操作简单方便
传统实验的实验器材少，操作方便，而DIS实验相对于传统实验而言就较为复杂。
（2）不浪费电力资源
传统实验不会耗费电子资源，而DIS实验会浪费电
（3）现象直观明显
传统实验通过观察弹簧测力计的示数就可以得出实验结论，现象直观明显，而DIS实验所需观察实验图像，是从函数图像观察而得出实验现象，学生反而会对力的大小成为函数图像而困惑。
牛顿第三定律的DIS实验优于传统实验的方面：
(1)现象更加丰富和生动
在DIS实验中，学生是通过观察力的函数图像来探究实验，即函数图像的角度来探究实验；而传统实验中，学生是通过观察弹簧测力计的示数来探究实验，即长度的角度来探究实验。
因此，DIS实验相对于传统实验而言，学生观察实验的角度更加丰富和生动。
（2）实验数据精确
DIS实验仪器是采用先进的科学技术，读数精确且误差小，而传
统实验由于仪器的落后，有多方面因素产生误差：其一，由于指针与刻度盘的摩擦，会给读数差生误差；其二，由于眼睛需要正视读数，而绝对的正视无法做到，又将产生误差；其三，由于弹簧的多次使用，弹簧系数k将会发生改变，必然会使读数发生改变。
（3）可以连续性地读数
DIS实验力的图像显示着相互作用力随着时间的变化而变化，从图像中可以读出任意某时刻力的大小示数，可以说明：当瞬间作用时，作用时作用力与反作用力的大小相一致的情况。
而传统实验在示数连续发生变化时，无法正确地读数，只能在示数稳定不变时才能读数，因此，无法测出：当瞬间作用时，作用时作用力与反作用力的大小相一致的情况。
建议：作用力与反作用力的传统实验操作方便且现象直观明显，虽然DIS实验有诸多优势强于传统实验，但它的图像不便于学生的理解。
因此建议，作用力与反作用力今后应当选用传统实验来做。