物理演示或探索实验

演示或探索实验

基础型教材中的演示或探索实验（以教材顺序为序）

一、 用DIS 移传感器研究自由落体运动（探索实验）

◆实验原理

用位移传感器发射器作为自由下落物体，位移传感器接

收器固定在铁架台上，当位移传感器发射器由静止下落

时（受空气阻力很小，可以忽略不计），DIS 描绘记录下

发射器落体的“v-t ”图线。利用匀加速直线运动规律判

断下落物体是否做自由落体运动

◆实验器材

DIS 系统及附件、计算机、铁架台、减震回收装置（垫有

海棉或绒布的纸篓）、配重金属片等。

◆实验装置图

见图1（固定在铁架台上的是位移接收模块，下方手持的

是位移发射模块）。

◆实验步骤

1、将位移传感器接收器竖直向下固定在铁架台上，接入

数据采集器第一通道；

2.启动DIS ，进入“用DIS 移传感器研究自由落体运动规

律”界面，打开发射器电源，手持发射器静止在靠近接

收器的下方。

3.释放发射器，DIS 描绘记录下发射器落体的“v-t ”图

线。并利用图线求出自由落体加速度。

4.在发射器上绑上不同质量的金属片，重复步骤3，研究

自由落体运动的加速度是否与下落物体的质量有关。

二、用DIS 研究斜面上力的分解

◆实验器材

DIS 系统、计算机、斜面上力的分解演示仪、两个力传感器

等。

◆实验装置图

见图2

◆实验步骤

1．将斜面上力的分解实验器（图2）用两个力传感器连接到

数据采集器的1、2两个通道。

2．点击教材专用软件主界面上的实验条目“斜面上力的分

解”，打开该软件。3．调节斜面上力的分解实验器“L ”型

臂处于水平状态（与角度盘上的0°角重合），点击“开始

记录”，并对传感器进行软件调零。

4．将环形物块放置于两个滚轴（均与力传感器相连接）之

间，确保环形物块上水平

和垂直两方向的中心线分别正对两个滚轴。点

击“记录数据”，两个分力数值即被记录到软件窗口下方的

表格中（图3）。

5．依次改变斜面上力的分解实验器“L ”

型臂的倾角分别为图 1 图

2 图3

30°、45°、60°、90°，记

录多组数据。

6．按平行四边形法则计算木块重力的两分力值，与测量结果进行比较

三、用DIS 验证牛顿第三定律(演示实验)

◆实验器材

DIS 实验系统、计算机等。

◆实验装置图

见图4

◆实验步骤

1.将一对力传感器接到数据采集器两个

通道。传感器与计算机连接。

2．点击教材专用软件主界面上的实验条

目“力的相互作用”，打开该软件。

3．点击“开始记录”，两手各握住一只

力传感器，让传感器的测钩相互钩住，保持两传感器处于同一平面由同伴点击

“传感器调零”。

4．两手轻拉传感器，得出如图3所示的实验图线，可见两个力传感器测量的力方向相反。以时间轴为中心呈上

下对称。

5．点击“停止记录”，

拖动滚动条，观察记

录的实验图线。

6．点击实验图线，

调出垂直于时间轴

的选取线，水平拖动

该线，可任意选择时刻，并在软

件窗口下方观察到该时刻对应的两个力传感器读数。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。图5

7．使用传感器测钩可进行对压或敲击实验，图6 为两个力传感器相互敲击时的实验结果。

8．使用选取线研究相对敲击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 读数也基本相同。

9．归纳相互作用中成对出现的力的特征。得出牛顿第三

定律。

建议：用图线和数字两种显示方式，动态显示在各种运动

状态下，作用力与反作用力之间的关系。

四、利用DIS 研究动能大小与哪些因素有关(演示实验)

◆.实验器材选择

DISL 系统， 数据采集器、光电门传感器、DIS 力学轨道、

轨道小车、挡光片、配重片、摩擦块、计算机。

◆.实验器材组装:如图5。

◆.实验步骤

图

5

图

5 图

6

图4

1．将轨道调平，把挡光片固定在轨道小车上。测量出小车（连同挡光片）的质量m 及挡光片的宽度Δs 。

2．将光电门传感器固定在轨道上，连接到数据采集器的第一通道。

3．遵照以下原则放置摩擦块： 当挡光片的后沿刚通过光电门传感器（透光孔）时，摩擦块即与滑块相碰。

4．点击教材专用软件主界面上的实验条目“物体动能的大小”，打开该软件

5．将小车（连同挡光片）的质量m 及挡光片的宽度Δs 填入软件窗口下方对应的表格中。

6．点击“开始记录”，推动小车沿轨道运动。当小车经过光电门传感器时，即测得小车的速度。与此同时，滑块推动摩擦块运动。

7．摩擦块停止运动后，测量出摩擦块的位移s ，将数据填入软件窗口下方对应的表格中。

8．改变小车的质量（增加配重片）或运动速度（改变外力），重复实验，得到

多组数据，

9．点击“选择s 与m 、v 的关系”窗口，弹出的下拉菜单中包含s 与m 、v 的八个关系式。任选其一，点击“绘图”，即得出位移s 与该关系式对应的数据点分布图。图6～图8 分别为选择mv 、m 2v 2、mv 2的关系式得到的数据点分布图。

（选择s 与m 、v 的关系式，以确定横坐标，从而确定基于实验数据的计算结果对应的数据点在坐标系内的排列方式）

10．观察和比较上述数据点分布图的特征，可见只有选择了“mv 2”之后，对应的数据点才具有明显的线性特征（图20）。说明动能大小与m 、v 的关系可表达为“E ∝mv 2”。

11．讨论本次实验应用的方法，归纳“数据-图线（数据点分布图）”之间的关系及形成上述推断的依据。

五、利用DIS 研究气体质量一定，体积不变时压强与温度的关系(演示实验)

◆实验器材

DIS 数据采集器、压强传感器、温度传感器、

烧杯、锥形瓶、橡胶塞、铁架台、计算机。

◆实验装置

如图9

◆实验操作

本实验温度传感器放置有两种方法：第一种，将

温度传感器置于锥形瓶外，测量烧杯内的水温；

第二种，将温度传感器置于锥形瓶内，直接测量

瓶内空气的温

度。两种方法虽装置构成存在差异，但具体操作

步骤相同。本实验用第一种方法。

1.将压强传感器与温度传感器并列固定在铁架台上，压强传感器前端软管接入锥形瓶并确保其气密性。将两传感器接入数据采集器。

图 6 图7 图

8

图9