数字化物理实验演示

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
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
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。
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：
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
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
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
源自文库
• 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
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
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
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
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” 。
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。
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）
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
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
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