数字化物理实验演示ppt课件
高中物理数字化实验教学
高中物理数字化实验教学作者：***来源：《新课程》2024年第16期一、教学目标1.理解机械能守恒定律的基本原理，能够通过数字化实验平台深化对能量转换和守恒概念的认识。
2.学习设计具体的实验方案，清晰界定实验中需观测的物理量，并运用合适的数字化工具进行精确测量。
3.增强控制实验变量的能力，通过准确操作获得关键数据，如下落高度和速度，能够分析数据差异，并通过改进实验方案来降低误差，锻炼科学探究技能。
4.培养实事求是的科研态度和对数据真实性的尊重意识。
二、思维导图（见图1）三、实验思路1.实验满足的条件：为了验证机械能守恒定律，实验设计中应确保系统只受保守力（如重力和弹力）的作用，以排除非保守力（如摩擦力和空气阻力）对实验结果的干扰。
在没有外力做功的情况下，物体的机械能（动能与势能的总和）应当是守恒的。
2.减少阻力的方法：为了降低空气阻力和滑动摩擦力对实验结果的影响，可以采用以下减少阻力的方法。
使用光滑的轨道或斜面、应用润滑剂、使用滚动而非滑动、减小接触面积、设计流线型的物体形状、选用质量较大的物体。
四、实验过程（一）研究自由下落物体的机械能1.实验准备与设定教师检查并确保所有实验设备完备且状态良好，这包含铁架台、电磁打点计时器、配重、纸带、复写纸、导电线、精确的毫米尺和低压AC电源（见图2）。
在此基础之上，借助数字化设施，如计算机程序、感应器以及数据搜集装置等，这些有助于提升数据搜集与分析的准确性。
2.实验原理说明在解释实验原理前，教师要向学生明确机械能守恒定律的定义和适用状况。
学生通过观察并比较自由落体过程中重物的势能与动能之间的转换，深入了解机械能守恒定律是否在实验中得以验证。
3.实验步骤（1）势能变化测量为了深入理解力学基本概念，学生需用精准的天平来测定重物的质量，确保实验结果的精确性。
然后，他们会把这个重物安装到铁架台上，为接下来的实验步骤做准备。
电磁打点计时器是此次实验的核心工具。
当设备开启，重物开始自铁架台自由落体时，计时器会定期在穿过的纸带上标记点位。
朗威DISLab数字化信息系统实验室物理培训22页
QUCS（Quite Universal Circuit Simulator)电路仿真软件
可在qucs.sourceforge/index.html下载 直流模拟，交流模拟，散射参数模拟，谐
波平衡分析模拟，噪声分析模拟等，完全可 以满足物理学电子专业学生自主学习的需要。
11
教学中的应用方式一
⑴作为学生预习或者复习电学实验一种工具。 普通物理实验——“惠斯登电桥”
自由及开源软件在物理教育中 应用的初步探讨
吴肖 廖文 杨友源 2019年8月
摘要
本论文不但介绍了自由及开源软件的 起源和概念，还对它们在教育中应用的 优势及局限性进行了探讨。此外，我们 更对自由及开源软件如何在物理教育中 发挥有效的应用进行了具体的举例说明。
1
自由及开源软件介绍
﹡自由及开源软件(Free and Open source software) 是一种提供用户使用的自由和公开源代码的软件， 它允许任何人自由的运行、拷贝、扩散以及修改和 完善 自由及开源软件的概念首先由美国麻省理工学 院(M．IT)的理查德．斯托曼(Richard Stallman)于 八十年代中后期提出，他认为自由及开源软件是全 人类共同的财富，应该自由传播。此后，他成立了 第一个自由及开源软件组织一一自由软件基金会 (GNU)，并拟订了一份公用版权法律文本(通用公共 许可证)，对自由及开源软件进行了界定。
频率比为2：3 相位差为pi/3
频率比为9：11 相位差为pi
结论
从近期各文献关于信息技术在科学或物理教育上的研究和以上三个自由 及开源软件在物理教学中的应用例子，我们可再一进步肯定和引证自由及 开源软件有着巨大的应用潜力：
⑴自由及开源软件在其功能上并不逊于商业软件，而且比大多数商业软件 小巧。例如Scilab是与Matlab类似的科学计算软件，Matlab可实现的大多 数功能Scilab都能实现。但Matlab非常庞大，对硬件的要求也较高，价格 极为昂贵。相比之下，Scilab具有明显的优势。
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
上海地区上教版高一物理必修1课件：1-d《现代实验技术--数字化信息系统》ppt 3
的是(
).
(A)瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度
(B)平均速度等于某段时间内物体运动的位移与所用时间的 比值
(C)作变速运动的物体，平均速率就是平均速度的大小
(D)作变速运动的物体，平均速度是物体通过的路程与所用 时间的比值
答案:AB
2、关于平均速度，下列说法中正确的是（ C ） A汽车在出发后第10s末的平均速度是5m/s B汽车在某段时间的平均速度为5m/s，表示汽车
在该时间内每秒的位移都是5m C汽车经过两路标之间的平均速度是5m/s D汽车司机前面速度计上指示的数值是平均速度
D 现代实验技术—— 数字化信息系统(DIS)
数字化测距仪测距与普通测距方法对比
被测对象
探测器
记录、处理和显示
现代测量技术减少了主观判断 引起的误差，而且方便、准确
什么是DIS？
• “DIS”是英文“Digital Information System”的缩写，中文意思是“数字化信 息系统”。
身体健康，学习进步！ 你若要喜爱你自己的价值，你就得给世界创造价值。 ——歌德
与其守成法，毋宁尚自然；与其求划一，毋宁展个性。——蔡元培 意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 人生是愈取愈少，愈舍愈多，该当如何？少年时取其丰，壮年时取其实，老年时取其精。少年时舍其不能有，壮年时舍其不当有，老年时舍其 不必有。 重要的不是发生了什么事，而是要做哪些事来改善它。 只有创造，才是真正的享受，只有拼搏，才是充实的生活。 相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量。 根本不必回头去看咒骂你的人是谁？如果有一条疯狗咬你一口，难道你也要趴下去反咬他一口吗？ 人生道路，绝大多数人，绝大多数时候，人都只能靠自己。 认清这个世界，然后爱它。 快乐要懂得分享，才能加倍的快乐。 别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 有些事情，不谈是个结，谈开了是个疤。 失去金钱的人损失甚少，失去健康的人损失极多，失去勇气的人损失一切。 别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 人不能创造时机，但是它可以抓住那些已经出现的时机。 一帆风顺，并不等于行驶的是一条平坦的航线。 别人能做到的事，自己也可以做到。 你永远要宽恕众生，不论他有多坏，甚至他伤害过你，你一定要放下，才能得到真正的快乐。 你接受比抱怨还要好，对于不可改变的事实，你除了接受以外，没有更好的办法了。
中学生物理实验 6—数字化(DIS)实验研究
中学物理实验报告 实验名称数字化（DIS ）实验研究班级姓名学号实验日期2013/4/28同组人一、 实验目的1、熟悉DIS 的使用方法，熟练DIS 的操作步骤要领；2、明确DIS 实验的原理，能够感知实验的设计过程；3、参与DIS 的操作过程，获得实验的体会；4、在实验过程中探讨教学方法，提高自己的教学技能；二、 实验过程实验一：摩擦力（1）实验器材朗威?DISLab 数据采集器、力传感器、配重块、摩擦力实验器、计算机、砝码、弹簧测力计。
（2）实验操作1、将力传感器接入数据采集器，并与摩擦力实验器相连。
2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“用DIS 研究摩擦力与哪些因素有关”，打开该软件。
3、点击“开始记录”，对传感器进行软件调零。
4、选择摩擦力大的滑块，打开摩擦力实验器电动机电源开关，使滑块下底板在电动机的牵引下由静止状态变为匀速运动状态过程，点击“停止记录”，观察实验曲线。
5、选择100g 的滑块，重复上述操作，得到滑动摩擦力与时间的关系。
6、将实验获得的f -t 图线置于显示区域中间，点击“选择区域”，选择需要研究的一段 f -t 图线即可得到相应的摩擦力数值。
7、在100g 滑块上添加不同质量的砝码，重复实验后得到一组摩擦力数据。
8、点击“Ff-Fn 图像”，得到一组数据点，对数据点进行“直线拟合”，总结摩擦力与 正压力的关系。
（3）实验数据（最大砝码由静止变匀速）（“选择区域”相应摩擦力数值）（一组不同质量砝码摩擦力数据） 由实验数据可知：摩擦力随着正压力的变大而变大，所以摩擦力与正压力成正比 实验二：气体压强与体积的关系及烛光光强的测定（1）实验目的1、了解气体压强与体积的关系；2、研究烛光的光强。
（2）实验原理在使用“cd ”（坎德拉）作为光强单位之前，“烛光”曾经作为光强度的标准计量单位被使用多年。
探照灯、照明弹等都以“×图13-1气体压强与体积关系实图26-1研究摩擦力与哪些×万烛光”来说明其亮度。
数字化物理实验与案例
数字化物理实验与案例数字化学物理实验是指利用计算机和相关软件技术，通过模拟和仿真等方法进行的一种虚拟实验。
它可以在计算机上模拟各种实验环境和条件，进行物理实验过程的模拟和数据分析，以及对实验结果的预测和解释。
实验名称一：弹簧振子的周期与质量关系实验实验目的：验证弹簧振子的周期与质量之间的关系，并探究其物理规律。
实验步骤：1.在计算机上打开相应的数字化化学物理实验软件，进入弹簧振子实验界面。
2.准备弹簧、质量块和计时器等实验装置，并将其安装在模拟实验界面中。
3.调整质量块的质量和弹簧的劲度系数，设置实验参数。
4.点击开始按钮，启动实验过程的模拟。
5.记录实验过程中弹簧振子的周期，并将数据保存到计算机中。
6.根据实验数据，绘制周期与质量之间的关系曲线。
7.分析实验结果，验证周期与质量之间的关系，并解释其物理规律。
该案例通过数字化实验软件模拟了弹簧振子的实验过程，可以根据不同的质量和劲度系数设置实验参数，并记录实验数据。
通过分析实验数据，可以得出周期与质量之间的关系曲线，并验证其物理规律。
数字化化学物理实验的优势：1.可以在虚拟环境中进行实验，避免了实际实验过程中的安全隐患。
2.节省实验材料和设备成本，方便实验教学资源的共享和传播。
3.可以进行多次重复实验，提高实验结果的可靠性和准确性。
4.可以对实验参数进行灵活调整，探究不同条件下的实验现象和规律。
5.提供了直观的实验界面和数据分析工具，方便实验数据的记录和处理。
总之，数字化化学物理实验为学生提供了一个便捷、安全和高效的实验学习平台，能够加深对物理规律的理解和掌握。
实验名称二：光的折射与反射实验实验目的：通过模拟实验验证光的折射定律和反射定律，并探究其物理规律。
实验步骤：1.打开数字化物理实验软件，在光的折射与反射实验界面中设置实验参数。
2.准备一束光源、玻璃板、三棱镜等实验装置，并将其安装在模拟实验界面中。
3.调整光源的位置和角度，设置入射光线的方向和强度。
数字化物理实验演示ppt课件
间隔0.02A
49
• 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
50
通用软件测 U – I 曲线
DIS 实验 演示与操作
1
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
2
1、测定位移、速度和加速度
第3组数据
改变外力
23
改变外力，得到第四组数据
第4组数据
改变外力
24
改变外力，得到第五组数据
第5组数据
改变外力
25
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”
26
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
27
2、研究加速度与质量的关系
第1组数据
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
54
利用三个界面，同时观察 物理量的小变灯瞬化间过点亮程，。对灯丝的冲击
55
5、观察电容充放电现象
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。
朗威DISLab数字化信息系统实验室物理培训.pptx
教学中的应用方式二
▪ ⑵用于老师进行电子电路等课程的教学 一种电子电路的画图工具。其模拟结果呈
现物理规律。在QUCS的网站上有许多已经 做好的例子，可供老师下载直接教学之用。
12
教学中的应用方式三
▪ ⑶用于学生自主设计开发电路。学生在自行 设计一些电路时，QUCS可以立即反馈设计 电路的实验结果，帮助学生在最短时间内判 断电路的正确与否。
频率比为2：3 相位差为pi/3
频率比为9：11 相位差为pi
结论
从近期各文献关于信息技术在科学或物理教育上的研究和以上三个自由 及开源软件在物理教学中的应用例子，我们可再一进步肯定和引证自由及 开源软件有着巨大的应用潜力： ▪ ⑴自由及开源软件在其功能上并不逊于商业软件，而且比大多数商业软件 小巧。例如Scilab是与Matlab类似的科学计算软件，Matlab可实现的大多 数功能Scilab都能实现。但Matlab非常庞大，对硬件的要求也较高，价格 极为昂贵。相比之下，Scilab具有明显的优势。 ▪ ⑵自由及开源软件设计比较具有人性化，操作起来非常的简单，Praat和 QUCS都非常地简单易学，用起来得心应手，所以很容易在学生中得到推 广。另外由于软件参与设计的人多，其缺点可得到迅速地反馈，升级也比 较迅速。
频率相差大约2Hz的两个音叉 8
实验三
观察共振波形，测试共振效果。选用 两个频率相同的音叉a，b，敲打a音叉使 其发声，随后握住a音叉使其停止振动， Praat采集的波形为
9
QUCS（Quite Universal Circuit Simulator)电路仿真软件
可在/index.html 下载 直流模拟，交流模拟，散射参数模拟，谐 波平衡分析模拟，噪声分析模拟等，完全可 以满足物理学电子专业学生自主学习的需要。
DIS物理实验演示与操作
7、磁通量变化时的感生电流
利用微电流传感器观察地球磁场。转动环形线圈， 随着磁通量的变化，指针会大幅偏转。
第五十九页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
测量地球磁场
环形线圈平面与地磁线平行时 转动线圈，产生的感生电流强 度较大。
第六十页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
电视机工作时的电磁波
电视节目信号
调整频道的过程
视频无信号
第六十一页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
电视机的电磁波
21英寸电视机背面隔墙信号
第六十二页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
计算机泄漏的电磁波
计算机工作时不断将各种 信息（键盘操作、文字、图像 、声音等），通过电磁波向空 间散布。
从安全的角度，这就是信 息的泄漏。只要使用特殊的 接收手段，就可以全盘接收 这些信息。
间隔0.02A
第四十一页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
• 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
第四十二页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
通用软件测 U – I 曲线
调节电源的正负极， 使磁传感器的读数为正 值。
螺线管不通电的情 况下，传感器调零。
人工输入：测量距离
磁感强度测量值
第五十三页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
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” 。
第五十四页，编辑于星期四：十九点 三十五分。
3、平抛运动
初中物理--数字化实验案例-定稿
如果在水槽中加入冰块，对实验效果又会产生怎样的影响？
实验三 红光外侧的热效应
实验目的
探测红光外侧的热效应并分析其规律。
实验原理
红外线具有热效应的特点。
实验器材
计算机，数据采集器，快速温度传感器，数据线，红光外侧的热效应实验器，带灯座板射灯。
实验装置图
图3-1 实验装置图
实验步骤
1、按实验装置图搭建实验平台，调节好三棱镜角度以及光屏位置，使色散后的彩色光斑明显；
实验步骤
1、按照实验装置图搭建好实验装置；
2、调整好琴弦松紧度，打开实验系统软件 ，选择 ，点击 （声音软件）进入实验平台，选择采集时间为5秒，声音传感器量程为30-90dB；
3、以其中一根弦为实验对象，将弦枕分别放置在离右端约20、15、10cm处点击 ，各拨弦一次，待采集结束后观察比较三次拨弦所得图像的频率，然后点击 保存实验图像，点击 ；
2、点击 公式编辑，编辑公式“M2”为“-M”，建立“M2—时间”坐标关系，选择合适实验时间和采集间隔；
3、将物体放在托盘上，点击 开始按钮，采集数据，直到采集结束点击 停止按钮；
4、点击 选区按钮选中所有数据，在下方会显示出其平均值，此值即为物体质量。
实验结果
图7-3 拉式电子秤实验结果图
图7-4 压式电子秤实验结果图
实验一 声音的三要素
实验目的
观察研究琴弦振动发声的特点和规律。
实验原理
响度、音调和音色组成声音的三要素。声音的响度强弱与振源的振幅有关，声音的音调高低与振源的频率有关，声音的音色与振源的材料结构有关。
实验器材
计算机，数据采集器，数据线，声音传感器，力传感器，声音的三要素实验器等。
实验装置图
高中物理创新实验说课数字化实验验证小车匀变速直线运动规律
、数字化实验验证小车匀变速直线运动规律说课稿【教学设计思路】本实验是高中时期第一个探究性实验——《探究小车速度随时间变化的规律》之后特别增加的数字化实验,是为了加深学生对运动规律理解。
目的是从观察实验,理论结合实验,操作实验和分析实验结果等方面培养学生的综合实验能力、通过直观的数字化实验加深学生对匀变速直线运动规律的理解、【学习目标】本节课的学生学习目标有:①明白位移传感器和光电门的工作原理和使用方法;②明白匀变速直线运动的位移时间图像是一条抛物线;③学会通过两个光电门计算物体的加速度;④学会分组合作实验,提升交流能力,对科学实验产生兴趣。
【学情分析】学生在之前的课程中差不多学习了用打点计时器研究小车速度随时间的运动规律,也学习了匀变速直线运动速度和时间的关系以及位移和时间的关系。
能理解匀变速直线运动的位移时间图象是抛物线,也明白如何以两个时刻的瞬时速度来计算加速度。
ﻩ教师主要应该在实验过程中引导学生观察数字化软件处理得到的位移时间图象的特点、【重点与难点】重点:学习通过位移传感器和光电门研究匀变速直线运动规律难点:对数据进行分析,总结实验现象【教学方法】演示实验,学生实验【教学过程】【教学情境设计】教师活动:“同学们,我们上一次实验利用打点计时器研究了小车速度随时间变化的运动规律,这一节课将用数字化实验去验证小车的运动规律。
数字化实验将物理信号转化为电信号通过计算机处理直截了当显示在电脑软件上。
通过传感器的周密信息采集能力和计算机高速的数据处理能力,使得我们可用更精确的手段去验证小车的运动规律。
这次实验主要目的是通过位移传感器验证小车匀变速直线运动的规律,并利用光电门计算小车的加速度。
在实验进行之前,先介绍一下今天我们所要使用的实验仪器:小车,小车轨道,位移传感器(含收发装置),光电门,挡光板,传感器信息收集器,笔记本电脑。
以上是最主要的实验器件。
先通过演示实验,了解一下实验的规范步骤以及各个仪器的基本使用方法、首先我们要进行的是用位移传感器验证小车的匀变速直线运动。
DIS物理实验演示与操作 ppt课件
拉力 、压力 和撞击
推力
拉力
撞击
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。
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
电流传感器
电压传感器 灯
滑动电阻器
DIS物理实验演示与操作
• 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。
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）。
DIS物理实验演示与操作
DI点S图击物进 线理入窗组口实合验演示与操作
DIS物理实验演示与操作
DIS物理实验演示与操作
点D击I选S择物图线理2 实验演示与操作
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
DIS物理实验演示 与操作
上海市中小学数字化实验系统研发中心
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 10、法拉第电磁感应定律 11、机械能守恒定律 12、向心力研究
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.
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
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
调节电源的正负极， 螺线管不通电的情
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
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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
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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
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改变外力，得到第三组数据
第3组数据
改变外力
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改变外力，得到第四组数据
第4组数据
改变外力
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改变外力，得到第五组数据
第5组数据
改变外力
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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”
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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
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2、研究加速度与质量的关系
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
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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” 。
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均匀的磁场
点击“绘图”，显示螺线管 内部磁场强度分布. 图线 。
求加速度
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4、小灯泡U-I曲线描绘
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小灯泡U-I曲线描绘
使用电流、电压传感器
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电路连接
电流传感器
电压传感器 灯
滑动电阻器
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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
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。
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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 通道序号、类别、物理量量程及单位
1、测定位移、速度和加速度
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车轮置于 导槽内
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铜螺母置于 导向槽内
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力学轨道系统可应用于运动物体的平均速度测量等实验
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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。
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接收器连 接 采集器
电源开关
位移传感器
U I
电阻值随电压升高而增大
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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
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分别显示电压、电流
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，
第1组数据
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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
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改变质量，得到第三组数据
第3组数据
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改变质量，得到第四组数据
第4组数据
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改变质量，得到第五组数据
第5组数据
点击“a－M 图像”
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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。
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。
间隔0.02A
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• 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
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通用软件测 U – I 曲线
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点击进入组合 图线窗口
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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
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通过从V-t图求加速度实验平衡摩擦力
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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。
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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
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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
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5、观察电容充放电现象
电学 源生
{ R1（x1，y1）
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
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X
接收器
二维运动 传感器
发射器
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对应的实验数据
实测图像
改变采集频率
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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
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