现代实验技术——数字化信息系统(DIS)

1、现代实验技术现代实验技术数字化信息系统数字化信息系统（DIS）实验实验 教室的体积是多少，请教室的体积是多少，请同学们动手测量一下？同学们动手测量一下？ 需要哪些工具，应该如需要哪些工具，应该如何测量？何测量？用传统测量工具测量物理量的体会是什么？用传统测量工具测量物理量的体会是什么？你觉得在测量过程中有些哪些困难？你觉得在测量过程中有些哪些困难？ 用刻度尺测量距离靠人眼观察、手工记录，操作耗时费力，测量精度较低，效率不高，实时测量有一定的困难。有没有更好的测量工具呢？ 这种超声波测距仪实际是应用了数字化信息技术，它集探测、记录、运算、显示于一体。数字化信息系统强大的数据处理能力及实时显示功能

2、给物理量的测量带来了重大变化。超声波测距仪 中学物理课程中引入了 数字化信息系统（简称数字化信息系统（简称DISDIS），），什么是什么是DISDIS呢？呢？它的基本结构是什么？它的基本结构是什么？各器件的功能是什么？各器件的功能是什么？1 1、DISDIS的含义及的含义及DISDIS的结构的结构下面简单介绍如何用现代技术手段做物理实验。下面简单介绍如何用现代技术手段做物理实验。什么是什么是DISDIS呢？呢？（1）DIS： 是是Digital Information System的缩写，意为的缩写，意为数字化信息系统数字化信息系统。利用。利用现代信息技术进行实验研究，我们称现代信息技术进行实

3、验研究，我们称做做DIS实验实验。 （2 2）DISDIS：是由：是由“传感器传感器数据采集数据采集器器计算机计算机（装有实验软件包）（装有实验软件包）”构构成的新型实验系统。成的新型实验系统。（3 3）DISDIS的系统框图的系统框图研究对象研究对象传感器传感器数据采集器数据采集器计算机计算机DIS的基本结构是什么？的基本结构是什么？（3 3）DISDIS的系统框图的系统框图研究对象研究对象传感器传感器可测力、位移、速度、可测力、位移、速度、温度、电压等物理量，将物理量转化温度、电压等物理量，将物理量转化为电信号。为电信号。数据采集器数据采集器将由传感器采集到将由传感器采集到的各种电信号处理

4、后输入计算机。的各种电信号处理后输入计算机。计算机计算机计算机将由采集器输入计算机将由采集器输入的信号通过软件进行分析处理之后，的信号通过软件进行分析处理之后，显示在其屏幕上。显示在其屏幕上。DIS各器件的功能是什么？各器件的功能是什么？应用示例：练习使用应用示例：练习使用DISDIS实验目的：熟悉DIS的使用方法，了解 位移传感器的性能实验器材：DIS（位移传感器、数据采集 器、计算机等）；刻度尺。实验装置：如图2、怎样使用DIS？实验步骤：（1）将位移传感器与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连构成DIS实验系统。（2）开启数据采集器电源和位移传感器发射器部分的电源后，打开教材专用软件，

5、点击实验条目上的“练习使用DIS位移传感器”。（3）将位移传感器的发射器与接收器相对放置，点击开始记录，观察计算机界面上的数据变化，并与刻度尺的测量结果进行比较。（4）改变接收器和发射器的相对位置，测量其可测的最大、最小距离，及测量范围并将实验结果填入表格中。位移传感器的测量范围位移传感器的测量范围最大距离（cm）最小范围（cm）可测角度范围 你觉得使用刻度尺测量与用位移传感器测量过程中有哪些异同？相同相同处：任何测量都有三个组成部分。处：任何测量都有三个组成部分。探测器探测器被测对象被测对象不同处：传统实验仪器精度较低、误差较大、可重复性较差。DIS具备“实时实验”功能，数据采集、处理和分析

6、都由计算机完成，测量时间省、精度高，误差小，传统实验和数字化实验的整合代表了新物理实验改革的方向。记录，处理和显示记录，处理和显示探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）1 1、用、用DISDIS研究变速直线运动的研究变速直线运动的s-ts-t图图实验目的：研究变速直线运动物体实验目的：研究变速直线运动物体 的的s-ts-t图，并从中求物体图，并从中求物体 的位移和速度的位移和速度实验器材：实验器材：1m1m长的轨道、长的轨道、DISDIS探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）实验过程：实验过程：1 1、按图连接装置、按图连接装置2 2、开启电源，运行、开启电源，运行DISDIS应用

7、软件应用软件3 3、点击开始记录，获得数据点；、点击开始记录，获得数据点；点击点击“数据点连线数据点连线”获得位移随时获得位移随时间变化的曲线。间变化的曲线。探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）2、用DIS测变速直线运动的平均速度在在前面实验的基础上，点击前面实验的基础上，点击“选择区域选择区域”，先后选定不同的区域，获得平均速度先后选定不同的区域，获得平均速度研究区域平均速度v/ms-1ADACAB 两点间的水平距离是时间两点间的水平距离是时间t t两点间两点间的竖直距离就是位移的竖直距离就是位移s s，s/s/t t就是就是平均速度，平均速度，从得出的结果从得出的结果看出看出不同位

8、移不同位移不同时间内的平均速度不同时间内的平均速度往往是往往是不同的不同的。探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）3 3、用、用DISDIS实验测变速直线运动的瞬时速度实验测变速直线运动的瞬时速度我们是如何理解瞬时速度的？我们是如何理解瞬时速度的？能否测出瞬时速度呢？能否测出瞬时速度呢？ 某位置（或某时刻）的瞬时速度，就是无限逼近该位置或该时刻附近的位移（或时间）内的平均速度。探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）实验原理实验原理 在实验探究中选取物体运动过程中的某一段运动轨迹，并测量该段轨迹的平均速度。不断减小轨迹的长度，就是求出越来越短的位移（或时间）内的平均速度，从而求出运动

9、轨迹上某点（或某时刻）的瞬时速度。应用光电门传感器获得不同挡光片的挡光时间，从而得到挡光片宽度不断减小时的速度值，这个速度值越来越趋近小车通过光电门所在位置的速度。探索研究（探索研究（DISDIS实验）实验）实验器材：小车、轨道、光电门传感器， 不同宽度的挡光片实验过程：(阅读课本）实验小结：实验小结：实验的过程体现了一种极限的思想。步骤一：实验装置步骤一：实验装置步骤二：开启电源步骤二：开启电源步骤三：点击步骤三：点击“开始记录开始记录”1、DIS的主要组成部分分别是_、_以及_三部分。2、按照练习使用“DIS”的要求，把下图中的位移传感器、数据采集器和计算机用线相连。传感器传感器数据分析器数据分析器计算机计算机3 3、用、用DISDIS研究物体的研究物体的运动运动s-ts-t图，得到如图图，得到如图所示的图象，从图中所示的图象，从图中可知小车的运动方向可知小车的运动方向是是_(_(选填选填“靠靠近近”或或“远离远离”) )位移位移传感器的接