DIS實(shí)驗(yàn)室在磁學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用初探

1、第25卷第10期Vol.25No.10物理教師(2004)2004年P(guān)HYSICSTEACHER現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)DIS實(shí)驗(yàn)室在磁學(xué)教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用初探王華(江陰市教育技術(shù)裝備站,江蘇江陰214200)上海市第二輪課程教材改革中學(xué)物理教材(試驗(yàn)本)指定配套的一種新型儀器設(shè)備“朗威牌”DIS實(shí)驗(yàn)室,簡稱“朗威DISLab”,頗有耳目一新的感覺.該產(chǎn)品順應(yīng)“信息技術(shù)與物理教學(xué)整合”的大趨勢,綜合運(yùn)用基于傳感器的數(shù)據(jù)采集、記錄和分析技術(shù),構(gòu)建了依托計(jì)算機(jī)平臺的實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).流、電壓、微電流、溫度、壓強(qiáng)、移等多種傳感器,實(shí)驗(yàn).“進(jìn)行了深入的研究.1器材“朗威DISLab”數(shù)據(jù)采集器、磁傳感器、位移傳感器、電流

2、傳感器、通用擴(kuò)展軟件、教材專用軟件、計(jì)算機(jī)、螺線管、學(xué)生電源、軟鐵棒等.磁傳感器可以通過其頂端的磁敏元件測量出磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)值.磁傳感器測量的是環(huán)境磁場變化引起的磁感應(yīng)強(qiáng)度的相對變化.“朗威DISLab”軟件對磁傳感器測量值的規(guī)定:將磁傳感器放置在起始測量位置,按規(guī)定調(diào)零.當(dāng)磁傳感器探頭指向磁鐵(被測磁場)S極,即傳感器指向與磁感線方向相同時(shí),測量值呈正值,如圖1.當(dāng)磁傳感器探頭指向磁鐵(被測磁場)N極,即傳感器指向與磁感線方向相反時(shí),測量值呈負(fù)值.磁傳感器測量值的絕對值即為所測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.隨著磁傳感器越靠近被測磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng),磁傳感器測量值的絕對值越大.表1對應(yīng)關(guān)系:,測,測

3、量值最小,說明地理北極S極,地理南極為N極.(5)用同樣的方法,讓傳感器的測量端在南北方向的垂直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),觀察示數(shù)的變化,可以測出地磁場的磁感線方向既不是水平的也不是垂直的,而是朝南方向的斜下方.2.2單獨(dú)使用磁傳感器,對通電螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測量(1)打開“朗威DISLab”教材專用軟件,點(diǎn)擊軟件菜單上“磁感應(yīng)強(qiáng)度測定”,顯示出數(shù)據(jù)表格和B-x坐標(biāo).B為螺線管通電后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度,x為磁傳感器頂端與測量起始點(diǎn)的距離.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),每改變一次x值(改變幅度為0.5cm),點(diǎn)擊x值,“數(shù)據(jù)記錄”一次,得出幾組不同的B、啟動(dòng)“繪圖”功能,在坐標(biāo)系中可以觀察到B-x圖線,如圖2.圖1磁傳感

4、器測量值為正2實(shí)驗(yàn)過程2.1單獨(dú)使用磁傳感器對環(huán)境磁場進(jìn)行測量(1)將磁傳感器接入數(shù)據(jù)采集器,打開“朗威DIS2Lab”通用擴(kuò)展軟件,顯示出環(huán)境的磁場強(qiáng)度.當(dāng)傳感器遠(yuǎn)離高磁區(qū)時(shí),所測量的數(shù)值即為地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.(2)將磁傳感器放置在水平桌面上.為消除背景值的影響,對傳感器進(jìn)行軟件調(diào)零(此時(shí)即為相對測量).(3)在桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器,讓傳感器的測量端指向不同方向,觀察示數(shù)的變化.我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)方向不同時(shí),所測量的值是不一樣的,見表1.圖2B-x圖線(3)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可得出如下結(jié)論:通電螺線管內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度是不均勻的,以螺線管的中間位置最強(qiáng),兩邊最弱.(4)改變供電電源的方向,觀察B的變化情

5、況,分析磁感線的方向,結(jié)合線圈的繞線方向,驗(yàn)證右手螺旋定則.2.3研究軟鐵棒對通電螺線管內(nèi)部磁場的影響45Vol.25No.10第25卷第10期物理教師(2004)PHYSICSTEACHER2004年(1)打開“朗威DISLab”通用擴(kuò)展軟件,將磁傳感器探頭頂端置于與通電螺線管管口齊平的位置,并保持不變.(2)將軟鐵棒緩慢地插入到螺線管中(與磁傳感器方向相對),觀察示數(shù)的變化,發(fā)現(xiàn)磁傳感器測量值的絕對值逐漸增大;當(dāng)軟鐵棒頂端與磁傳感器探頭的頂端齊平時(shí),測量值的絕對值最大.2.4組合使用磁傳感器和位移傳感器,研究磁傳感器與通電螺線管之間的相對位置與磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系(1)將位移傳感器接入“朗

6、威DISLab”數(shù)據(jù)采集器的第一輸入口,(2)打開通用擴(kuò)展軟件,在移-磁感應(yīng)強(qiáng)度”.(3),坐標(biāo)系中.圖線可疊加在同一坐標(biāo)系內(nèi),便于比較、觀察.2.5組合使用電流傳感器與磁傳感器,研究通電螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與螺線管中電流的量化關(guān)系(1)將電流傳感器串聯(lián)在通電螺線管電路內(nèi),磁傳感器探頭放在螺線管內(nèi)的某一位置.(2)打開“朗威DISLab”通用擴(kuò)展軟件,在“坐標(biāo)繪圖”中設(shè)置“電流-磁感應(yīng)強(qiáng)度”圖線,改變通電螺線管中的電流大小,.(3),重如圖4,多條圖線、觀察.(“電流,-磁感應(yīng)強(qiáng)度圖,說明通電螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與螺線管中的電流呈正比關(guān)系.圖3(4)通過調(diào)整供電源電壓改變通電螺線管中的電圖4電

7、流-磁感應(yīng)強(qiáng)度圖線流,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),可得出多條實(shí)驗(yàn)圖線.如圖3,多條(收稿日期:2004-03-10)巧解一道力學(xué)競賽試題文中有誤彭耀譜(湖南邵東二中,湖南邵東422811)原解的速度分解如圖2所示,將v分解成v1和v2,v1=v/sin為所求.對于這樣的分解,第一,從表象來看,桿上的M點(diǎn)絕沒有沿v2方向向內(nèi)的分運(yùn)動(dòng),而應(yīng)有沿桿與v2反向的分運(yùn)動(dòng).第二,從本質(zhì)看,圖3我們首先應(yīng)弄清楚哪個(gè)是合運(yùn)動(dòng),交點(diǎn)M是沿著圓環(huán)運(yùn)動(dòng),因而M點(diǎn)的切向速度應(yīng)是它的合運(yùn)動(dòng),如圖3中的vt,將vt分解為沿桿外移的分速度vx和與桿平動(dòng)速度相等的分速度vy,vy=vtsin=v,即所求vt=v/sin,盡管原文的結(jié)果是正確的,但在分析速度的分解思路上,存在物理概念和物理規(guī)律運(yùn)用方面的問題,會給讀者造成誤導(dǎo).(收稿日期:20