高中物理数字化实验案例漳州二中

传感器与数字化实验

漳州二中刘建明

教学目标：1、进一步熟悉探究室里的各种仪器和计算机软件。

2、学会组装简单的实验装置。

3、通过简单的探究实验，了解数字化实验的探究过程。

什么是传感器？

狭义的定义：

能够将外界的非电信号，按一定规律转换成电信号输出的器件或装置。

数字化信息系统（Digital Information System）

DIS＝各种传感器＋采集器＋计算机和软件

实验重力大小与质量的关系

实验目的

探究重力的大小与质量的关系。

实验原理

在地球上同一地点，物体所受的重力与其质量成正比（G=mg）。另外，不同纬度和高度下，重力加速度不同。

实验器材

计算机，力传感器，数据采集器，数据线，铁架台，勾码若干等。

实验装置图

图 9-1

实验步骤

1、按照实验装置图，将力传感器接入数据采集器，然后将采集器与计算机连接，再将力传感器固定

牢；

2、点击校准力传感器：

①选择力传感器，点击校准；

②输入当前对应真实值0，点击校准，按提示依次点击确定、确定、退出；

3、打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台；

4、点击在其中选择模板，点击输入变量名m，名称质量，选择变量，点击增加；

5、在力传感器下端挂一个勾码，点击开始记录数据；

6、依次增加勾码数量，并记录数据；

7、观察分析实验结果。

实验结果

图9-2 重力-质量变化关系图

由实验结果图9-2可以看到，重力-质量的变化关系满足一元一次函数关系（G=m*g），因此可以得出结论：在地球上同一地点，物体所受的重力与其质量成正比。

做一做

图9-2为重力与质量的关系图，点击选中实验数据，点击，选择下拉菜单中的，拟合线的斜率（k1）就是当地重力加速度的值。

实验验证胡克定律

实验目的

验证胡克定律，探究弹簧弹力与伸长量的关系。

实验原理

胡克定律（Hooke's law），又译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型（英文Hookean）材料。弹簧在发生弹性形变时，弹簧的弹力和弹簧的伸长量成正比（F=kx）。

实验器材

计算机，数据采集器，数据线，支撑杆，位移传感器，力传感器等。

实验装置图

图8-1

实验步骤

1、按照实验装置图8-1搭建好实验装置；

2、打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台；

3、点击校准力传感器：

①选择力传感器，点击校准；

②输入当前对应真实值0，点击校准，按提示依次点击确定、确定、退出；

3、点击得到“初始位移”记录下来备用，点击；

4、点击，输入变量名“S”，名称“伸长量”，单位“cm”，公式“初始位移-S1”（若初

始位移为20，则输入公式：20—S1），点击“增加”；

5、坐标系的建立：点击在其中选择模板，点击，出现“图线编辑”对

话框，在“x轴”下拉菜单中选择“伸长量”，“y轴”选择“力”，点击“增加”；

6、在托盘中加砝码，每加一个砝码点击一下，采集足够的数据点后点击；

7、观察分析实验结果。

实验结果

图8-2 弹力与伸长量的关系

由实验结果图8-2可以看出，力-伸长量关系的图像满足一元一次函数关系（F=kx）。

做一做

图8-2为力与伸长量的关系图，点击选中实验数据，点击，选择下拉菜单中的找出该弹簧的劲度系数。