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。
高中物理DIS实验与传统实验的比较研究
/wEPDwUKMTQ2MT•首页•科研管理•科研培训•项目引领•成果推介•各校浏览•教师博客•百家讲坛•教育学刊•关于我们首页 >> 宝山区科研成果评审 >> 宝山区第九届科研成果 >> 一等奖作品高中物理DIS实验与传统实验的比较研究编辑：罗青香·宝山区教师进修学院日期：2007-11-14 8:13:48点高中物理DIS实验与传统实验的比较研究吴淞中学：李海平（课题组成员：何桂清胡艳平郭继红范志超冯第一部分：问题的提出DIS（Digital Information System）实验是数字化信息系统实验的简称，DIS作为一种现代化教学技术已被引入到上生和发展将给高中物理实验教学带来一片怎样的天地？它与传统实验相比较存在哪些优势和不足？在以学生发展为本将使学生哪些方面的能力得到加强，而又削弱了学生哪些方面的能力？二期课改中引入了这样一套价值不菲的实验系提出了《高中物理DIS实验与传统实验的比较研究》的课题。
第二部分：研究目标和内容在这个课题研究中，我们将对DIS实验和传统实验进行两个大项，五个小项的比较。
一.硬件比较研究其中包括:1 .实验设备比较2 .实验误差比较通过硬件比较，我们将总结出两种实验在实验设备的先进性、操作的便捷性及可持续发展性方面熟优熟劣。
二.软件的比较研究其中包括1.对学生基本知识掌握难易度的比较2.对学生各方面能力培养的侧重点的比较3.对学生的情感、态度、价通过软件比较，我们将总结两种实验对学生各种能力发展的影响，对教师教学能力的影响，以及两实验间究竟是谁应第三部分：研究对象、过程和方法一．高中物理DIS实验与传统实验在硬件方面的比较1 实验设备比较(1)DIS实验中所用到的设备绝大多数是以二十世纪前沿科技作为技术理论支撑，二十世纪下半叶得到实际应用的具有微型计算机、传感器、数据采集器和软件。
其中数据采集器与计算机以串行方式通信，采用四路并行输入，可同时接插四种传感器。
从DIS与传统实验的特点谈中学物理实验类型的选择
字 化 实验 的 出现弥 补 了传 统 实 验 的技 术 空 白， 使 得 实 验 手段逐 步 趋于 多元 化 ， 但 与此 同时 ， 面 对传 统实 验 和数 字化 实验 各 自的优 势 和不 足 ， 越来 越 多 的教 师 开 始 困惑 ， 以 ＤＩ Ｓ为代 表 的数 字化 实验 和传 统 实
培养 ．
（ １ ）测量 范 围广 ， 弥 补 了传 统 实 验 的 局 限 性 或
空 白．
数 字化 实验 凭 借对 信 息 化 技术 的应 用 ， 利 用 磁
敏 元件 、 光 敏元 件 、 声 敏元 件 、 特种 Ｇ—Ｍ 计数 管 等 器 件开 发 了一 系列类 似 于磁 感 应 强 度 的测 量 ， 放 射
学 范 围．
仪器 ， 而鼓 励教 师直 接从 日常 生活用 品 中取材 ， 经过 匠心 独运 的设计 ， 引 导学 生观 察 、 探究 ． 在 学生 对 于传感 器 、 数 据采 集器 、 计算 机编 程语 言和 图像模 拟 等 方 面 涉 及 到 的知 识 零 储 备 的 背 景
一
（ ２ ）实时测 量 并 记 录数 据 ， 便 于 展 示 测 量 数 据
２ ０ １ ３ 年第 １ ０ 期
物理 通报
物理 实验教 学
从 ＤＩ Ｓ与 传 统 实验 的特 点 谈 中学 物 理 实 验 类 型 的选 择
董 光 顺
（ 曲靖 一 中 云 南 曲靖 ６ ５ ５ ０ Ｏ ０ ）
（ 收稿 Ｅ ｔ 期 ： ２ ０ １ ３— ０ ３ —３ ０ ）
高中物理“力学”实验教学中DIS实验与传统实验的对比研究
因为 地 理 的学 习牵 涉 到 地 质考 察 ，地 形分 析 ，环境 监 测 等 等 ，这 些 内容 在 理 论上 的学 习 、讲 述 是 比较 容 易 的 ，但 是 一 旦要 将 这 些 知 识 的学 习带 入 实 践 中是 需 要花 费大 量 的 时 间、人 力 、物 力 的 。虽 然 我 强 调在 进 行 教 学 时 我们 应 该 根据 学 生 的 思维 特 性进 行 思 维 式 教学 ，但 是 在 实践 性 教 学 这 一模 块 还 需 要长 时 间 的努 力 改 进 。实 践 性 教 学是 能 为 教 学添 加 活 力 ， 加 强 学生 们 的 学 习效 果 但 是 条 件 的局 限 让 老 师施 展 不 开 教 学 ，我 们 可 以采 取 和 实 践 联系 方 式 进行 教 学 。 比如 运 用 多 媒体 技 术 向 学 生们 展 示 地 理 实 践 的精 彩 ，虽 然 这 只是 实 践 的另 一 种 形 式 ，但 是 相 信 也会 带 来 意 想 不 到 的教 学成 果 。 我 知道 思 维 式 教 学还 不 够 成熟 ，还 需要 经 过 时 间 的不 断 磨 练 ，还 需 要长 久 的付 出 。但 是 作 为老 师 ，我 们 就 是想 让 学生 们 学得 更 多 ，飞 得更 高 ，走 得 更远 。多 少 的付 出也 是值 得 的 ， 多难 的教 学 也 是无 悔 的 ， 我们 愿意不断地探索地理的教学之路 ，让我们的学生在学习中不断成长 。
案 能从 定量 的 角度 反 映 实验 过程 中的变化 ，改变传 统 的实验教 学方式 ，使 实验教 学更加有 效 。 【 关键字 】 ＤＩ Ｓ ；高中物理 ；数字；实验教学；传统 实验 新 课程 教 学 中倡导 “ 探 究式 教学 ” ，强调 学 生独 立 思考 的能 力 、合作 学 选题 的背 景及 意义 习的能 力 以及创 新 精神 的培 养 ，计算 机和 物理 实验 课 程 的有机 结合 ，以人 （ 一 ）传 感器 及 Ｄ Ｉ Ｓ实 验 的概念 区分 高 中物理 中 使用 的传 感器 是 以某些 特定 的标 准和 规 则把 被测 量 的物理 与计算机配合的方式实现实验过程，并借助计算机处理实验数据，极大地 利用 计算机 和 数据采 集 系统 进行 高 中物理 实验 ， 量转 换为 与之 对应 的 电信 号 的一类 测量 装置 。国际 电工委 员 会 的定义 为 ： 方 便 了学生进 行 探究 实验 。 “ 传感 器是 测 量系统 中的一种 前 置部件 ， 它 将输 入变 量转 换成 可供 测量 的信 形 式新 颖 、 内容 丰 富、 操作 简单 、数 据处 理方 便 ，从 而给 高 中物理 实 验教
实验报告：DIS实验一
DIS实验项目实验项目一：验证牛顿第三定律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“组合图形”功能，点击“增加”，增加图线“时间-力1”与“时间与力2”；3、两手各持一只力传感器，让两传感器的侧钩互相钩住，两手用力拉或压，得两条“力-时间”组合显示图线（图1）。
观察发现两条图线基本重合，表示两力大小相等；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，重复实验，可采用镜像显示的图线与另一条图线以X轴呈上下对称（图2），说明两力方向相反。
使用“显示数据点功能”，可见两力大小相同；6、点击“停止”，将“采样频率”设置为“100”。
让两只力传感器的侧钩正对，相互敲击，获得另外两条以X轴呈上下对称的图线（图3）；7、结合实验结果，总结牛顿第三定律在实验中的体现。
图1：通用软件模式下的组合波形图2：将一条图线设置为镜像模式图3：镜像模式下的敲击图线图4：专用软件力的相互作用图线图5：专用软件下的敲击图线实验项目二：瞬时速度的测定实验操作1、将光电门传感器固定在物理支架上，放在轨道的一侧，连接到数据采集器第一通道。
2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“瞬时速度的测定”，打开该软件。
3、软件显示出四次测量中挡光片的宽度（△S）的默认值：0.080、0.060、0.040、0.020m。
如实验需要，可对该默认值进行修改。
4、点击“开始记录”，依次将与软件中△S对应的四片挡光片固定到小车上，让小车从轨道上同一位置滑下，记录下四次挡光的时间，同时得到小车的运行速度（图1）。
5、根据实验结果，归纳瞬时速度的概念和研究方法。
图1：四次挡光完成后的实验结果实验项目三：研究匀速直线运动实验操作一、专用软件的使用1、将位移传感器接收器固定在轨道顶端，连接到数据采集器的第一通道；将位移传感器发射器固定到小车上。
2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“研究匀速直线运动”，打开该软件。
DIS实验与传统实验比较的实践研究
DIS实验与传统实验比较的实践研究作者：俞丽萍来源：《中学物理·高中》2012年第09期DIS与目前的高科技相联系，为中学物理教学增添了一种先进的实验手段，特别是实时记录功能更是显示了其独特的优越性.传统实验所用的实验器材来自日常生活中的坛坛罐罐，取材容易，原理清楚，效果明显.DIS实验与传统实验各有利弊.那么，DIS实验的优点具体有哪些体现，DIS实验存在着哪些不尽人意之处呢？下面通过具体的案例来比较DIS实验与传统实验的优缺点.1 DIS实验系统的优点1.1 体积小，简单易操作案例1 摇绳发电实验背景“摇绳发电”是人教版物理教材（选修3—4）中“探究电磁感应产生的条件”教学内容“做一做”中的实验.如图1所示，由于地球周围存在着磁场，当导线切割磁感线时，产生感应电动势.若导线形成闭合回路，便在电路中形成感应电流.在实际的教学过程中，往往将“跳绳发电”实验作为“探究电磁感应产生的条件”这堂新课的引入实验，以引发学生的学习兴趣.传统实验过程如图2、图3所示，将周长是120m左右的导线绕成9匝，每匝周长约为13m，将9匝导线用细绳固定起来，导线的两端分别与灵敏电流计相连.两个同学快速摇动导线，在灵敏电流计上观察到指针的偏转.DIS实验过程如图4所示，将一段长3米左右的导线的两端分别穿过普通跳绳的两个手柄后，再分别与微电流传感器相连，微电流传感器与数据采集器相连（如图5所示），当学生手握跳绳的两个手柄“跳绳”时，由于“绳”在切割磁场，故在计算机的显示屏上出现了如图6所示的“电流—时间”图象.由图象可得，摇绳发电的电流的最大值在1 mA左右.传统方式与DIS方式的比较1.2 步骤省，快速得到结果案例2 测电源的电动势和内阻实验背景用伏安法测电源的电动势与内阻是电学部分的一个重要的实验.由闭合电路欧姆定律：E=U+Ir可知，通过路端电压U和总电流I的多组测量值.如图7所示，分别用电压传感器与电流传感器测出路端电压与电流，利用DIS自带的重制定奖赏具有时代性、前瞻性和个性的学习共同体和个人评价办法.评价要激励共同体内学生的学习热情，评价要充分关注共同体内学生的个体差异，发挥评价的激励作用，保护共同体内学生的自尊心和自信心.总之，通过组建云环境平台网络学习共同体实现网络小组合作，互相评价，互相反馈，互相激励，互帮互学等活动，实现学生之间的相互作用和相互影响，最终达成共识，从而促进学生与学生共同发展，也促进了学生对物理和生活的联系.在学习共同体内，同学间以网络学习为媒学习，架设了一座沟通思想、交流小感悟、相互安慰鼓励、互帮互助的心灵之桥，可以是平时学习生活上的良友，也可以是生活中的挚友，可以一块儿学习，还可以一块游玩.数据处理功能，在计算机屏上直接显示U—I图线，进而确定电源的电动势与内阻.传统实验过程如图8所示，学生在实验的过程中，通过调节接入电路当中的滑动变阻器的阻值，进而改变电路当中的电流，分别记录不同的电流与路端电压，根据这些数据在作出U—I图象，进而来确定电源的电动势与内阻.DIS实验过程（1）如图9所示，连接电路.（2）将滑动变阻器电阻调到最大处，闭合电键.（3）将软件的采样设置为“按点采样”，当滑动变阻器接入电路中不同的电阻时，分别获取不同的电压与电流的值，在计算机屏上显示出来，如图10.（4）如图11所示，对图形上的离散点进行线性拟合，获得一条拟合直线，直线的截距即为电动势，斜率即为电源的内阻.实验结果：电动势的电动势为1.37 V，内阻为1.8 V.传统方式与DIS方式的比较在传统方式中，学生在完成实验的过程中，所需要经历的实验步骤有：实验操作—读取实验数据—记录实验数据—作图法分析实验数据—得出实验结果.DIS方式中学生所经历的实验步骤有：实验操作—软件操作（包括读取实验数据、记录实验数据、作图法分析实验数据）—得出实验结果.可见，从实验步骤而言，DIS方式比较省时，能够快速得到实验结果.1.3 省时间，避免反复繁琐案例3 研究弹簧振子的固有周期实验背景弹簧振子是“简谐运动”这一部分教学内容中一个重要的模型.弹簧振子的周期是由振子的质量m与弹簧的劲度系数k共同决定的.如果能通过实验进一步证明同一个弹簧振子的周期保持不变，则必将加深学生对弹簧振子的理解.传统实验过程（1）如图11所示，将弹簧上端固定，下端悬吊钢球.把钢球从平衡位置向下拉下一段距离A，放手让其运动，A就是振动的振幅.用秒表测出钢球完成n个全振动所用的时间t，t/n就是振动的周期T1.（2）改变振幅A后，重复实验步骤（1），测得周期T2.（3）改变振幅A后，重复实验步骤（1），测得周期T3.（4）比较周期T1、T2、T3、…的大小关系.实验结论同一个弹簧振子的周期是固定的，与弹簧振子的振幅无关.DIS实验过程（1）如图12，把两个软弹簧、滑块和气垫导轨组成弹簧振子.（2）静止时，振子处于平衡位置.先将振子拉开较大的距离，使振子作振幅较大的简谐运动，用DIS超声波传感器实时监测滑块的振动，绘制弹簧振子的位移—时间图象，得到如图13所示的位移—时间图象.（3）减小振子的振幅，得到如图14所示的位移—时间图象.（4）将上述两个图象粘贴到画图板中，进行适当的平移，得到如图15所示的图象.实验结果从图象分析我们非常清楚得出结论：弹簧振子的周期与振幅无关.那么，弹簧振子的周期与哪些因素有关呢？可分别改变振子的质量和换上劲度系数不同的弹簧分别重复上述实验，得到上述不同情况下的位移—时间图象.综上所述，弹簧振子的周期与振子的质量和弹簧的劲度系数有关.传统方式与DIS方式的比较传统的实验手段来做实验则实验过程直观、明了，在实验的过程中实验操作能力得到了很好的培养与锻炼，例如多次测量取平均值的方法、秒表的使用技能等，有利于培养学生的实验能力和科学素养，但比较费时.实验步骤中的（2）和（3）可以说是步骤（1）的重复.在DIS实验中，DIS数据记录和图象描绘短时完成的功能使实验效率大幅度提高，从而增加了课堂的密度.但在实验过程，必要的物理实验操作方法和技能没有具体落实.因此，DIS实验省时间，避免反复繁琐.2 DIS实验系统的劣势DIS与传统实验相比，具有很大的优越性，例如：实验装置体积小、实验过程步骤省、实验完成时间省等.当然，DIS也存在着不足的地方.2.1 学生缺乏动手能力传统实验的优点在于形象、直观，物理意义体现得比较充分，但有些实验的定量研究存在着一定的困难.DIS实验能够准确描述物理量之间的定量的关系，充分体现了现代技术准确性高的特点，但很多的测量都是由传感器完成的，中间过程的省略造成学生动手能力的缺乏.2.2 知其然不知所以然实验要充分体现过程，才可以准确理解结果的物理意义，学生虽然知道了利用DIS获取的实验数据，但对于DIS在“实验数据是如何得到的”这个问题存在比较大的困惑.DIS内部的结果复杂，如果要想像电流表、电压表等仪器那样，使学生去理解DIS的内部结构，显然是非常困难的.2.3 DIS案例体系不够完善如果将DIS仅仅用在教材中所介绍的实验上，显然是远远不够的，我们应该将DIS用在其他如探究性实验的开发和校本课程的开发上，但DIS实验的开发需要开发者有动手实验的爱好和敏锐的洞察力，处处留心物理教学中出现的物理情景和在物理教学中碰到的种种教学困难.DIS实验的开发对于开发者提出了一定的要求.DIS作为一种诞生不久的新事物，其案例体系还不够完善，需要广大物理教师的共同努力来不断完善DIS案例体系，有了强大的案例体系，DIS的使用将更为广泛.2.4 DIS不够真实有部分教师认为“DIS实验”不够真实，因为在从实验数据的采集到实验结果的得出的过程中，我们是看不到具体的实验数据是如何处理的，甚至怀疑：生产厂家为了使实验的结果更接近理想情况，为了自身的利益，在软件程序的设计过程中，利用DIS“自带软件”对实验数据进行了修改，输出的数据不是真实的实验数据，而是进行了处理的较理想的一种情况.厂家这样做可以使软件“实验现象”明显，更有销售的市场.3 DIS工具论3.1 DIS“工具论”新课程侧重于三个维度，即知识与技能、过程与方法、态度情感与价值观.在有些利用DIS 的实验中，由于直接在计算机屏幕上显示了实验结果，故忽略了“过程与方法”.本人认为DIS 只是作为学生认知的一种工具.在人类发展的过程中，人们发明了许多认知工具，例如望远镜、显微镜.同样，在中学物理教学中，DIS成为了实践验证、探究未知的工具.若将DIS作为学生认知的工具，意味着DIS不仅仅将DIS来完成规定的教学任务，还有应用DIS来进行拓展性实验，开拓学生的视野，培养学生的探究能力和创新意识.3.2 培养学生利用现代实验仪器进行科学探索的能力。
使用DIS实验和传统实验的比较
使用DIS实验和传统实验的比较作者：张宇来源：《学校教育研究》2016年第14期DIS（Digial Information System，即数字化信息系统）有各类“传感器”采集信号，经“数据采集器”模数转换后，经计算机用DIS专用软件进行数据处理和图像描绘，它的引入是我校探索现代信息技术与教学整合的一个尝试，也让学生初次体验到数字化、信息化在物理实验中的作用。
下面就以《探究影响浮力大小的因素》的这节课，来谈谈我上这节课的体会。
一、实验方案的比较在这节课的传统实验中，浮力大小和排开水所受的重力的大小总是不能同时呈现在学生面前，整个实验需要学生分四步操作（如图1）才能测出相关的数据，但这并不是最终结果，最后还需要分别进行计算才能得出浮力和排开水所受的重力。
让学生从实验的数据抽象出理论原理本来就有一定的困难，再加上实验的不直观性，操作的繁琐，大量的计算，严重影响了学生的理解，更淡化了这个实验要突出的内容。
而使用DIS实验利用力学传感器采集数据输入计算机，快捷地处理数据，把实验结果在较短时间内呈现给学生，实现了实时处理，大大增加了实验的说服力，提高了课堂教学的效率。
如图2是实验仪器的介绍，图3是本节课要用到的数字化信息系统的程序界面。
实验时，传感器A和B直接将数据通过数据采集器传入电脑，显示在屏幕上，排开液体的重力和浮力的计算过程，是由电脑来完成的，如果学生验证，也可以通过界面所给的公式，自己加以验证。
排开液体的重力和浮力数据的直观性有利于学生对实验数据的分析，突出这节实验课的重点。
二、实验数据分析的比较传统的实验，只能得出浮力大小等于排开水所受的重力，而与排开水的体积和液体密度的比例关系，只能通过理论推导得出。
而使用了数字化实验系统，在实验中，程序将学生测得的浮力和相应排开水的体积之间的关系记录在电脑中，当学生点击“数据拟合”，电脑就会以坐标图象的形式展示出浮力和排开水的体积之间关系图。
此外，为了研究浮力与液体密度的关系，实验设计了两组实验，一个是物体在水中时受到的浮力，另一个是物体在盐水中时受到的浮力，当两组实验都做完，并将数据拟合完后，浮力、排开水的体积和液体密度三者之间的关系，一目了然，给分析数据能力强的同学一个充分展示的舞台。
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发展和教育改革的推进，传统的实验教学模式在中学物理教学中逐渐受到质疑。
传统实验教学模式主要以教师为中心，学生被动接受教师的指导，缺乏学生的主动性和创造性。
而探究性实验教学模式则强调学生的主体地位和积极性，通过自主探究，培养学生的科学思维能力和实践能力。
本实验通过引入中学物理传统实验教学模式探究的方法，试图探讨如何更好地进行中学物理实验教学。
传统实验教学模式的主要特点是教师为中心。
教师在实验前先讲解实验原理，然后指导学生进行实验操作，最后进行实验总结和讲解。
这种模式强调了教师的指导和控制，忽略了学生的主动性和创造性。
在此基础上，探究性实验教学模式引入了学生的主体地位，鼓励学生通过自主探究来发现问题和解决问题。
学生可以根据自己的兴趣和问题设置实验方案，进行实验操作，并通过实验结果进行总结和归纳。
传统实验教学模式重视实验的结果。
教师在实验前会告诉学生实验的目的和预期的结果，学生只需按照教师的要求进行实验操作，得到预期的结果。
这种模式忽略了学生在实验过程中的思考和探索。
而探究性实验教学模式强调的是实验的过程。
学生在实验前并不知道实验的结果，他们需要通过实验操作和观察来发现、记录和分析问题。
学生可以根据实验结果进行推理和假设，并通过多次实验验证和修改。
这种方式培养了学生的科学思维能力和实践能力。
传统实验教学模式存在实验设备和条件的限制。
由于设备和条件的限制，学生可能无法进行一些简单的实验，也无法进行更复杂的实验。
而探究性实验教学模式则更加注重学生的创造性思维和实践能力，允许学生利用现有的资源和条件进行创新探究。
学生可以通过调整实验方案和参数，改进实验装置和方法，解决实验问题和困难。
这种方式培养了学生的创新意识和实践能力。
DIS实验与传统实验的比较--牛顿第三定律的实验
4 牛顿第三定律的实验在初中，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。
4.1 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。
4.2 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。
利用DIS改进牛顿第三定律课堂演示实验
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学 科教 学 物理 专 业 硕 士 卓 越教 师 Ｐ Ｃ Ｋ 培 养 实 基 金 项 目 福 建师 范 大 学 校 ２０ ４ 年 研 宄 生 教 育 改 革 研 究 项 目 践 研宄 编 号 ＭＳ Ｙ ２０ ４３ ０ 作 者 简 介 吴 文 真 福 建 师 范 大 学物 理与 能源 学 院 学 科 教 学 物 理 专 业 在读 硕 士 研 究 生 林 钦 福 建 师 范 大 学 源 院 物理与 能 学 讲师
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摘
信 息 系统
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化 针 对 牛 顿第 三 定 律 常 规 课 堂 演 示 实 验 在 帮 助 学 生 理 解 牛 顿 第 三 定 律 成 立 条件 中 存 在 的 不足 本 文 利 用 数 字 Ｓ 改 进 牛 顿第 三 定 律 常 规课 堂 演 示 实 验 矫正 学 生对 牛 顿 第 三 定 律成 立 条件 的 错误 认 识 牛 顿 第 三 定 律 成 立 条件 运 动 状态 Ｄ Ｓ 实 验 设 计
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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。