DIS物理实验演示与操作PPT学习课件
数字化物理实验演示
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
高中物理之DIS实验
研究加速度与力、质量的关系
实验步骤： ①用天平测小车的质量。 ②测钩码的重力（作为对小车的拉力） ③在轨道上放置小车并安装传感器，连接电路，将细线连接小车，跨过滑轮系住小钩码，释放小车测 定加速度。 ④将上述测得的数据记录在表格中。 ⑤保持小车质量不变，改变钩码的大小重复实验。 ⑥处理实验数据（包括在图1中画图像），归纳得出结论。 ⑦保持钩码质量不变，改变小车质量（加配重片）重复实验。 ⑧处理数据，在图2中画出a—m图像，并在图2中通过新设置变量，使图像成为一条直线，归纳得出 结论。
②a-F图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图①；图像与a轴截距为正数时，表明F＝0时，小车 就有加速度a＝a0，即长木板的倾角过大，如图②；图像与水平轴相交时，表明小车加上拉力F＝F0时， 其加速度a＝0，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图③。
③a-1/M图像过原点时，表明平衡摩擦力合适，如图①；图像与a轴截距为正数时，表明1/M＝0、 M→∞时，小车还有加速度a＝a0，即长木板的倾角过大，如图②；图像与水平轴相交时，表明小车 加上拉力F时，其加速度a＝0，即长木板的倾角过小或没有平衡摩擦力，如图③。
油膜法测分子直径
油膜法测分子直径
DIS研究一定质量的气体的等温变化
DIS描绘电场等势线
DIS描绘电场等势线
DIS测定电源电动势和内阻
DIS研究通电螺线管的磁感应强度
DIS研究通电螺线管的磁感应强度
测定直流电动机效率
测定直流电动机效率
研究感应电流产生的条件
研究磁通量变化时电流方向
研究加速度与力、质量的关系
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
【高中物理DIS通用实验】实验8：平均速度与瞬时速度的关系
实验八平均速度与瞬时速度的关系实验目的掌握“瞬时速度就是平均速度极限”的概念。
实验原理选取物体运动过程中的某一段位移s并测量该物体在s内的平均速度v。
如果使s逐渐减小，则v将逐渐趋近于某一定值，该定值（平均速度的极限）即为物体运动的瞬时速度。
实验器材朗威DISLab、计算机、DISLab力学轨道及配套小车、挡光片等。
实验装置图图8 实验装置图实验过程与数据分析1．使用DISLab力学轨道附件中的“I”型支架将两只光电门传感器固定在力学轨道一侧，将光电门分别接入数据采集器的第一、二通道；2．将轨道的一端调高，小车上安装宽度为0.020m的“I”型挡光片，调整光电门的位置使小车及挡光片能够顺利通过并挡光；3．打开“计算表格”，点击“变量”，启用“挡光片经过两个光电门的时间”功能，软件默认变量为t12。
定义“变量s”为两光电门传感器之间的距离；4．点击“开始”，令小车从轨道的高端下滑，使挡光片依次通过两光电门；5．保持靠近小车起点的光电门位置不变，逐次移动另一只光电门向其靠近，手动输入两只光电门之间的距离s，令小车从同一位置下滑，测量多次后点击“停止”；6．点击“公式”，选择力学公式库中的“平均速度”，正确选择公式变量，得出实验结果（图8-1，单位m/s）；图8-1 s逐渐减小时平均速度向定值的趋近7．观察可见，随着s或t12值的减小，速度越来越趋近于某个定值，该定值即为小车通过第一只光电门时瞬时速度；8．点击“绘图”，选取X轴为位移“s”，Y轴为平均速度“v”，点击“拟合”，选取“线性拟合”，得拟合图线（图8-2）。
由该图线的直线方程：“y=0.2947x+0.5334”，得其在Y轴上的截距为0.533。
该截距的物理意义即为小车通过第一只光电门时的瞬时速度。
图8-2 测量数据的线性拟合。
利用DISLab设计高中物理力学演示实验
在传统实验 中变力 的冲量一般是很难直接测量
的 ， 电门仅与数 字 毫秒计 配 套使 用 ， 据 的读取 、 光 数 记
录还需 要人工完成 ， ＤＳ ａ 而 ＩＬｂ系统 可以将 数据直 接传 人计算 机 ， 实现数 据 采集 的 自动 化．用 力传 感 器 和光 电门传感器验证变 力 的动量定理 的实验装置 如图 ３所 示．将光 电门传感 器和力传感 器分别 接人 数据采 集器 二通 道 ， 将光 电门传 感器 用 支架 固定 在轨 道 上 ， 在
理现 象 不能直 接 观察 到 ， 最大静 摩擦 力 ．我 们 知道 如 最大 静摩 擦力 大 于 滑 动 摩 擦 力 ， 是 要 让 学 生 知 道 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ但
这个 知识 ， 最好 的方法是 向他 们展 示 实验现 象 ．高 中 物理 课 本 上 采 用 的方 法 是 把 木 块 放 在 水 平 长 木 板 上 ， 弹簧 测力 计 沿 水平 方 向拉 木块 ， 用 在拉 力 增 大到 定 值之 前 ， 块不 会运 动 ．实 验 时在弹 簧测力 计 的 木
一
６ — ９
摩擦 力 ， 老 师 在 演示 时 只 有 前 排 的几 个 同学 能 清 但
晰地看 见 实验 现象 ， 大多数 同学 是看 不清楚 的．采 用 力传感 器 代替 弹簧 测 力 计 ， 屏 幕 上 显 示 出拉 力 变 在
行 二 次多项 式 拟 合 ， 现 拟合 图 线 在所 选 区 域 与 实 发 验 图线 完全 重 合 ， 明 自由落 体 的位 移 与 时 间 的二 说 次 方成 正 比 ； 对位 移求 导数 就是 速度 ， 可得 到 一ｔ 图 线 ， 一条 直 线 ， 明 自 由落 体 的 速 度 与 时 问 成 正 是 说 比； 图线 的斜率 就是 加速 度． 而
2019-2020年沪科版物理高一上1-D《现代实验技术--数字化信息系统(DIS)》教案1
2019-2020年沪科版物理高一上1-D《现代实验技术--数字化信息系统(DIS)》教案1第一章 D 现代实验技术——数字化信息系统（DIS）执教：华东师范大学附属东昌中学蔡钢一.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。
高中物理之DIS实验
缺点分析
设备成本高
DIS实验需要使用专门的传感器和数据采集设备，相对于传统实验器 材来说成本较高。
操作技术要求高
DIS实验需要具备一定的计算机操作和软件使用能力，对于一些教师 和学生来说有一定的学习门槛。
依赖性强
DIS实验高度依赖于计算机和传感器，一旦设备出现故障或数据传输 出现问题，可能会影响实验结果。
创新人才培养
通过DIS实验培养学生的实 践能力和创新精神，为未 来科技创新提供人才支持 。
THANKS
感谢观看
特点
具有实时数据采集、处理和显示 功能，能够快速准确地记录实验 数据，提高实验效率和精度。
DIS实验在高中物理教学中的重要性
增强实验效果
促进学科融合
DIS实验能够实时记录和分析数据， 让学生更好地观察物理现象和规律， 提高实验效果。
DIS实验不仅应用于物理学科，还可 以与其他学科融合，如化学、生物等 ，促进跨学科的综合实验教学。
高中物理之DIS实验
汇报人：
202X-01-05
• DIS实验概述 • DIS实验的设备与技术 • DIS实验的应用范围 • DIS实验的案例分析 • DIS实验的优缺点分析 • DIS实验的未来发展展望
01
DIS实验概述
DIS实验的定义与特点
定义
DIS实验是指数字化信息系统实验 ，是一种将传感器、数据采集器 和计算机等数字化设备应用于物 理实验的方法。
02
DIS实验的设备与技术
数据采集器
数据采集器是DIS实验的核心设备， 负责采集各种传感器输出的数据。
数据采集器通过数据线与计算机连接 ，将采集到的数据传输到计算机中进 行处理。
数据采集器具有高速采样、高精度、 低噪声等特点，能够实时记录实验数 据。
实验报告：DIS实验一
实验报告：DIS实验一一、实验目的本次 DIS 实验一的主要目的是通过运用 DIS 系统（数字化信息系统）来探究物理现象，深入理解相关物理概念，并熟悉 DIS 实验设备的操作和数据处理方法。
二、实验原理DIS 实验系统是基于传感器技术、计算机技术和通信技术的新型实验系统。
在本次实验中，我们利用了力传感器、位移传感器等设备来测量物理量，并通过计算机软件实时采集、处理和分析数据。
例如，在研究物体的运动时，位移传感器可以精确测量物体的位移随时间的变化，结合时间数据，就能计算出物体的速度和加速度。
三、实验器材本次实验用到的主要器材包括：1、 DIS 数据采集器2、计算机3、力传感器4、位移传感器5、导轨6、小车7、砝码四、实验步骤1、安装实验设备将位移传感器固定在导轨一端，确保其测量方向与导轨平行。
将力传感器安装在小车上，并通过细绳与砝码相连。
将传感器与数据采集器连接，再将数据采集器与计算机连接。
2、调试设备打开计算机上的 DIS 实验软件，进行设备校准和参数设置。
检查传感器的读数是否正常，确保数据采集的准确性。
3、进行实验在小车上放置不同质量的砝码，记录力传感器的读数。
推动小车在导轨上运动，同时记录位移传感器的数据。
4、重复实验改变砝码的质量和小车的初始位置，多次重复实验，以获取更准确的数据。
5、数据记录与保存在实验过程中，及时记录实验条件和相关数据。
将采集到的数据保存到计算机中，以便后续分析处理。
五、实验数据及处理以下是一组典型的实验数据：｜砝码质量（kg）｜力传感器读数（N）｜位移（m）｜时间（s）｜｜｜｜｜｜｜01|098|05|20|｜02|196|10|28|｜03|294|15|35|通过这些数据，我们可以计算出小车的加速度。
以第一组数据为例，根据牛顿第二定律 F ＝ ma，其中 F 为合力（在此例中等于拉力，即力传感器的读数），m 为小车和砝码的总质量，a 为加速度。
假设小车质量为 05 kg，则总质量为 06 kg，加速度 a ＝ F ／ m ＝098 ／06 ≈ 163 m/s² 。
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2、牛顿第三定律
注意： 不要超出20N！
两手各握一只 力传感器，保持两 传感器处于同一平 面，以不同的力轻 拉传感器。
21
22
拉力
单只传感器 的受力图线
压力
图线向上延伸表示拉力增大，
向下回落表示拉力减少，而越过
横坐标向下延伸表示压力增大。
23
力的相互作用
点击实验图线， 调出垂直于时间轴 的选取线，水平拖 动该线，可在窗口 中观察到该时刻对 应的两个力传感器 的读数。
10、法拉第电磁感应定律
11、机械能守恒定律
12、向心力研究
2
2、数据采集器
采集器有4个 通道，可以同 步采集、处理 和显示数据。
多数据并行测量 3
接入传感器
数据采集器可通过接插有线或无线模块改变与 传感器的通讯方式，可实现四路无线采集
使用无线连接时，无线发射模块蓝灯常亮表示电源接通，
闪烁表示通讯正常。每只无线接收只能与其配对的四只无
Hale Waihona Puke 下降阶段的失重27
3、平抛运动
平抛运动实验器
2020/2/26
二维平抛运动实验器
28
光电门
平抛运动
d
压2电020/陶2/26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
29
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
求加速度
36
2020/2/26
37
4、小灯泡U-I曲线描绘
38
小灯泡U-I曲线描绘
使用电流、电压传感器
2020/2/26
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电路连接
电流传感器
电压传感器 灯
滑动电阻器
2020/2/26
40
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。
2020/2/26
间隔0.02A
41
• 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 。
2020/2/26
对应的小灯泡依次为： 6.3V0.15A 6.3V0.42A 6V5W
• 驱动程序安装完毕后，数据采集器红色的工作指 示灯发亮，蓝色的指示灯出现闪烁，表示采集器 已正常工作，可随时接入传感器接进行实验。 7
1、测定位移、速度和加速度
8
车轮置于 导槽内
9
10
铜螺母置于 导向槽内
11
力学轨道系统可应用于牛顿第二定律、运动物体的位移与速度、 变力作用下的动量定理、阻尼振动、瞬时速度测定、受迫振动12 等
R2（x2，y2）
L1
02020/2/26
L2
T（x，y）
发射器
X
32
接收器
2020/2/26
二维运动 传感器
发射器
33
对应的实验数据
实测图像
2020/2/26
改变采集频率
34
2020/2/26
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
35
2020/2/26
电压
快速拨动滑动变阻器，
？ 瞬间改变电路电流。
电流
2020/2/26
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分别显示电压、电流
2020/2/26
电压 电流
产生浪涌电流的原因： 灯丝的冷电阻很小，当 电压瞬间升高时，灯丝的 升温需要有一个过程，在 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，
如何形成的？电落阻。增大，电流也相应回
2020/2/26
30
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
2020/2/26
按固定间隔，发射 超声波信号。
31
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）
L12=(X－X1)2+(Y－Y1)2 L22=(X－X2)2+(Y－Y2)2
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）。
15
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 通道序号、类别、物理量量程及单位
16
点击进入组合 图线窗口
17
18
19
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 20
线发射模块通讯。
4
数据采集器的连接
·
5
软件的安装
将朗威®DISLab软件
光盘放入计算机光
驱，计算机将自动
运行光盘，首先弹
出欢迎界面，选择
完安装路径后，安
装程序将启动。安
装完毕后将在桌面
自动生成快捷方式
的图标。
6
数据采集器驱动程序安装
• 如果计算机的USB口首次接入数据采集器， 会自动安装采集器的驱动程序
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
13
电源开关
位移传感器
发射器
接收器
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。
14
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。
42
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
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
2020/2/26
43
实验中的怪现象
DIS 实验 演示与操作
宋庆一 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
1
实验列表
1、运动物体的位移、速度、加速度
2、牛顿第三定律；超重与失重
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、利用微电流传感器探究电磁感应现象
8、玻意尔定律
9、摩擦生热；压缩气体做功使温度升高
比较实验过程中，同一时刻两个力传感器的 读数，可见两个力传感器读数基本相同。
24
拉力 、压力 和撞击
推力
拉力
撞击
25
超重和失重
手持挂有重物的力 传感器，沿垂直方向 快速运动。
选用质量较大的物 体（如8N），可以充 分展示图线的特征， 但不要超过10N。
26
实验界面
上升阶段的超重
下降阶段的超重
上升阶段的失重