a01学生实验一、用DIS测位移和速度

1、高中物理实验复习（ 1）力学部分姓名： 班级： DIS实验器材介绍及使用要求1、DIS:是Digital Information System 的缩写，意为数字化信息系统。是一种计算机辅助实验系统2、DISLab：是Digital Information System Laboratory 的缩写，意为数字化信息系统实验室，是 由“传感器+数据采集器+计算机(装有实验软件包)”构成的新型实验系统。3 .传感器：把实验中测量的各种物理量转换成标准的电信号，并把这些信号传递给数据采集器。DISLab配备有电流、微电流、电压、压强、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种传感器。(1)电流传感器：量程

2、-1A+1A。使用方法与电流表类似。使用时把电流传感器串联在电路中。如果待测电流从电流传感器的红色线流入，黑色线流出，显示的数值为正数；如果反接，显示的数值为负数。(2)微电流传感器：量程-1 11A+ 1科儿一般用于定，f观察实验，使用方法与电流传感器类似。(3)电压传感器：量程-12V+12V。使用方法与电压表类似，使用时把电压传感器并联在电路中。如果电压传感器的红色线接到电路的高电位端，黑色线接到低电位端，显示的数值为正数。如果反接, 显示的数值为负数。(4)压强传感器：量程0300kPa用于测量气体压强，其读数为绝对压强值，无需通过大气压加以换算。使用时应保证被测气体容器与压强传感器前

3、端的软管连接紧密。(5)温度传感器：量程-10C+110C使用方法类似温度计， 其温度敏感元件置于传感器金属探针的 顶端，使用时要让被测物体与此处充分接触。(6)声传感器：100Hz1KHz声传感器的敏感器件置于传感器前端，使用时要将其对准声源。(7)位移传感器 数据采集器连接 等)使用。(8)力传感器：:量程1.5m,由超声波发射模块和接收模块两部分构成。使用时将位移接收模块与 位移发射模块与运动物体固定在一起，或直接将其作为运动物体(如振子、落体量程-20N+20N.既可测量拉力，又可测量压力。软件中规定：拉力的示数为正值, 压力示数为负值。磁传感器用优为团(9)磁传感器：量程-15mT+

4、15mT.磁传感器探管前 端内置磁敏元件，使用时需接入数据采集器预热几分 钟，待读数稳定后再进行测量。软件规定：当传感器 的探管指向被测磁场的 S极，即磁感线经传感器从探 管顶端处穿出时，测量值呈正值；当传感器的探管指 向被测磁场的N极，即磁感线从探管顶端处进入传感 器时，测量值呈负值，如图所示。示数的绝对值即为 测量点处平行于探管方向的磁感强度分量。(10)光电门传感器： 使用高精度光敏器件构成连续的光路。没有挡光时光电门不计时，有物体挡光时停止计时。在已知运动物体长度的条件下，记录该物体遮挡光路的时间，即可得出物体的运动速度。如果同时使用两个光电门光电门传感器，不但能测出挡光片通过每个光电

5、门的时间，还可以得到挡光片在两个光电门之间的运行时间。(光电门直接测量的是挡光时间，间接测量的是平均速度)(11)光强分布传感器：可测量衍射和干涉光斑在平面上的光强分布。每毫米的光强采样点为12个(即12dot/mm),可绘出与光斑对应的光强分布图线。(12)G-M传感器：称为盖革-米勒计数传感器，量程0cpm40000cpni可记录由和Y射线引起的电脉冲，并由此度量放射性的强度.G-M传感器每分钟最多可记录40000个脉冲.4 .数据采集器：把实验中用传感器采集到的电信号转换成数字信号并传递给计算机。DIS数据采集器采用四路并行输入，可同时接插四种传感器。5 .实验软件包和计算机：通过实验软

6、件包中的“教材专用软件”和“教材通用软件”，以数值显示、图表、曲线等各种方式表现实验数据，并可根据要求对实验数据进行数据统计、数据公式计算、曲 线猜想与拟合等各种分析与处理。实验系统框图:G-M 传 感 器传感希计算机数据采集器微电流传感器声传感器位移传感器电压传感器压强传感器光电门传感器磁感强度传感器温度传感器电流传感器力传感器研究变速直线运动的s-t图，并从中求物体的位移和速度。小车、1m长的力学轨道、DIS （位移传感器、数据采集器、计算机等）用DIS测定位移和速度装置DIS系统构成学生实验一 用DIS测定位移和速度1用DIS测定位移和速度实验目的 实验器材 实验装置1 .实验装置如图所

7、示，将位移传感器的发射器固定在小 车上，接收器固定在轨道高端（轨道稍倾斜，使小车能 做变速直线运动），将接受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.开启数据采集器和位移传感器发射器电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定位移和速度”界面。3把小车放在力学轨道高端，点击“开始记录” ，放开小 车使其运动。计算机界面的表格内，将出现小车的位移 随时间变化的取样点数据，同时s-t图中将出现对应的数据点，如图1 35所示。从点的走向可大致看出小车 位移随时间变化的规律。4:点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。5 .点击“选择区域”，在s-t图

8、像上选择研究区域。 先点 击鼠标确定研究区域的“开始点”，再次点击，以确定研 究区域的的“结束点”。先后将AD AG AB选定为研究 区域，观察实验界面下方数据窗口中显示研究区域内 s-t图像的初位移、末位移、时间差以及相应区域的平 均速度。置.蜀工 解 DI9二三 I 二 d H 三二三|3*l nF 1#/<*< I I L I J I- 11 I I I- 1 M1 018-0 571.00y一表2研究区域的平均速度研究区域平均速度m/sADACAB从上述实验数据中，你能得出什么结论6 .实验结论：注意事项1.拖动滚动条，可以将对应小车的运动状态的s-t图像置于显示区域中间。

9、1 (6分)如图是利用 DIS实验系统进行“研究变速直线运动的位移与速度”实验时所获取的电脑屏幕截图，图中用细实线框出了三个区域， 根据图上显示的实验信息可知，(从给出的选项中选择：A选择实验数据处理方式、B记录所采集的实验数据、C提取实验数据 D操控实验数据采集)(1) I区的功能是,n区的功能是.。(将符合选项功能前的字母填在相应的横线上)(2)点击“选择区域”后，选择 AD为研究区域，出区域“速度” 窗口中显示的数值表示(3)如何操作可较准确求出物体 在A时刻的瞬时速度2:(5分)(1)图是研究小车运动时的s-t图的实验装发射器和接收器组成传感器.这组传感器测量的物理量是 .(2)指出图

10、的s-t图中指定区域内小车的运动状态.l2区域：.34区域：.56区域：.3 (4分)在利用分体式位移传感器测变速直线运动平均速度的实验中，实验操作时:(1)位移传感器的接收器部分应该(A)固定在支架上且与数据采集器相连(B)固定在支架上且与计算机相连(C)固定在运动物体上且与数据采集器相连(D)固定在运动物体上且与计算机相连(2)点击“选择区域”，取A、CW点，得到实验界面如图所示，则物体在 A、D过程中的平均速度为 m/s。演示实验、用DIS测变速直线运动的瞬时速度实验目的通过测量很短时间内平均速度近似获得变速运动的瞬时速度。实验器材小车、挡光片、1m长的力学轨道、支架、DIS （位移传感

11、器、数据采集器、计算机等）。实验原理选取物体运动过程中的某一段位移，并测量该物体在这段位移内的平均速度。如果使位 移逐渐减少，则速度趋近于某一定值，该定值就是物体运动的瞬时速度。图 1-37实验过程1实验装置如图137所示，在小车的中心位置上固定挡光片， 将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，是固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。2开启电源，运行 DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用 DIS测定瞬时速度”，界面如图1 38.软件显示出四次测量中 挡光片的宽度（S）的默认值：，,.3点击“开始记录”，依次将与软件中 s对应的挡光片同方向 （齐的一面都在前）固定在小车上，让小车从轨

12、道的同一位置由静止开始下滑，记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过 光电门时的平均速度， 把软件界面上的数据 填入图138所示的界面空格中。5 .根据实验结论：归纳瞬时速度的概念和研 究方法。6 .实验结论：挡光片越短时通过光电门时的平均速度越 接近挡光片开始挡光时的瞬时速度注意事项1 .挡光片的宽度（S）的默认值和前后位置可以根据实验需要进行修改。2 .光电门传感器为门式结构，如图 1-39所示。A管发射红外线，B管接受红 外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体挡光时，电路接通。计算 机根据挡光物体的宽度和挡光时间，自动算出物体的运动速度。【例题】（09上海）小明同学在学习了

13、 DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速 度的实验，其装置如下图所示。在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车 头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小明同学将小实验次数/、同的挡光片通过光电门的时间（s）速度(m/s)A次I第二次n第三次m第四次w车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。图1T7则以下表述正确的是四个挡光片中，挡光片 I的宽度最小 四个挡光片中，挡光片IV的宽度最小四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A.B.C.D.【巩固训练】光电门是用光电管的通断来记

14、录光被阻断的时间。 （填“有” “没有"）挡光时 光电门不计时， （填“有”“没有”）挡光时光电门开始计时，挡光结束后停止计时。在已知 运动长度的情况下，记录该物体的遮光时间，计算机即可自动得出物体的平均速度.。如果同时使用两个光电门光电门传感器，不但能测出挡光片通过每个光电门的时间，还可以得到挡光片在两个光电门之间的运行 。时间一、基础练习：1、如图所示为运用计算机辅助实验系统研究匀速运动的小车的S-t图像的实验装置，请将各实验装置名称填写在下面空格内：（1） （2） （3） 。位移传感器（发射器）数据采集器计算机2、DIS实验是我们利用数字化信息系统进行实验的简称。力物理量，如、

15、等都可用这类仪器测量。许多物理量，如 、,、等也可用这类仪器测量。移速度（压强） 电流电压磁感应强度3、实验时要使小车在滑板上的运动接近匀速运动，要调节滑也高度，其目的是平衡摩擦力。图为某次学生实验所采集的数据在计算机屏上显示的S-t图，根据图中实验AB所示分析，可知小车在轨道上作 运动 。在方框内画出该n小车的v-t图。若某次学生实验在计算机屏上显示的S-t图，如图中AB曲线所 1示，可知小车在轨道上的运动 （填“是”或“不是"）匀速直线运动， 这时应将滑板与水平之间的角度调 （填“大”或“小”）些。匀速直线不是小4、用计算机辅助实验系统， 研究匀速直线运动物体 S-t图，得到如图

16、 所示的图象，从图中可知小车运动的方向是 （填“靠近”或“远 离”）运动传感器的接收部分，在 s-t图上一之间的一段水平直线表示,从图上可以看出，时小车与初始计时点距离为 靠近小车处于静止状态5 . （5分）在实验中得到小车做直线运动的s-t关系如图所示。（1）由图可以确定，小车在 AC段和DE段的运动分别为（）（A） AC段是匀加速运动；DE段是匀速运动。（B） AC段是加速运动；DE段是匀加速运动。（C） AC段是加速运动；DE段是匀速运动。（D） AC段是匀加速运动；DE段是匀加速运动。(2)在与AB AG AD对应的平均速度中，最接近小车在A点瞬时速度的是 段中的平均速度。6 .在“用

17、 DIS测量运动物体的位移和速度 "实验中，要用到 传感器，发射器应该固定在 上。固定在力学轨道的高端。位移小车接收器、模真练习:7 .在DIS中，光电门测量的是运动物体挡光时间内的平均速度，因为挡光片较窄，所以可看做测量的是瞬时速度。 为了测量做匀变速直线运动小车的加速度， 将宽度均为b的挡光片A B固定在小车上，如右图所示。(1)当小车匀变速经过光电门时， 测得A B先后挡光的时间分别为 Ati和At2, A B开始挡光时刻的间隔为 t,则小车的加速度 a=。(2)(单选题)实验中，若挡光片的宽度b较大，用上述方法测得的加速度与真实值间会有较大的差距，下列关于实验的测量值与真实值

18、的判断中正确的是()(A)若小车加速，则测量值大于真实值；若小车减速，则测量值小于真实值(B)若小车加速，则测量值小于真实值；若小车减速，则测量值大于真实值(C)无论小车加速还是减速，测量值均大于真实值(D)无论小车加速还是减速，测量值均小于真实值7、【解析】(1)根据av2 v1t(T)t2t(中tib( tit2)ti 12t(2)A . aV2t /Viti2t越大，加速时，A<0,a偏大，减速时,A>0,a偏小。8 . (i0分)某校实验小组设计了如下实验来精确测定小车的瞬时速度。如图所示，在倾斜导轨的A处放置一光电门，并使其与计算机连接。 让载有轻质挡光片(宽度为？s)的小车从P点静止下滑，A处的光电门会记录下挡光片经过A点所经历的时间？t。改用不同宽度的挡光片重复上述实验，(在原 挡光片基础上贴上宽度不同黑纸片制得)一.？s 一，然后用公式v=?s计算出不同宽度的挡光片从在各自挡光时间?t内的V。该小组实验数据如右表在以上实验的基础上，请继续完成下列实验任务：(i)根据实验数据在 v-?t图上作出该实验图线。(2)结合实验原理，推导出 V?t图线所满