D現(xiàn)代實驗技術(shù)-數(shù)字化信息系統(tǒng)(DIS)

第一章D現(xiàn)代試驗技術(shù)—-數(shù)字化信息系統(tǒng)〔DIS)一、教學目標1知道物理測量的三個組成局部.DIS的含義、構(gòu)成和使用方法.DISDIS獵取試驗數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和得出試驗圖像。進一步理解勻速直線運動物體的s－t圖像和v－t圖像的物理意義2DIS試驗數(shù)據(jù)的采集、列表、作圖、擬合和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的處理過程,感受爭論物理規(guī)律的科學方法和根本過程。通過對傳統(tǒng)儀器與DIS測量物理量過程的類比爭論程和方法.通過應(yīng)用DIS對幾種直線運動狀況的試驗爭論理問題的有效方法之一。3DIS息化技術(shù)帶來的革命性的變化,提高學習興趣和探究欲望。通過應(yīng)用DIS對物體運動狀況的試驗爭論,感悟物質(zhì)運動的多樣性與簡單性，建立團結(jié)協(xié)作的意識，養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度。二、教學重難點重點：難點三、教學過程設(shè)計1

DIS的構(gòu)成和使用方法.DIS測量勻速直線運動物體的位移和速度.師：請同學們做一做以下幾個小試驗1、一本物理教科書的體積有多大?試驗桌的面積有多大?教室內(nèi)的地面面積是多少，請同學們動手測量一下?2、讓一位同學手持卷尺的一端做直線運動〔單向或雙向運動都可請另一位同學通過卷尺刻度測出某段時間內(nèi)該位同學運動的位移？設(shè)問：用傳統(tǒng)測量工具測量物理量的體會是什么？,操作耗時費力,測量精度較低,效率不高，實時測量有肯定的困難?！埠喎QDIS〕,給物理量的測量帶來了革命性的變化,下面簡潔介紹如何用現(xiàn)代技術(shù)手段做物理試驗.2〔重難點突破)DIS,介紹概況1、DIS：是DigitalInformationSystem的縮寫,意為數(shù)字化信息系統(tǒng)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)進展試驗爭論,我們稱做DIS試驗.2、DIS：是DigitalInformationSystemLaboratory的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)試驗室，是由“傳感器＋數(shù)據(jù)采集器＋計算機(裝有試驗軟件包)”構(gòu)成的型試驗系統(tǒng)。3、DIS的構(gòu)成、系統(tǒng)框圖和傳感器使用方法可參考附錄.試驗探究,操作應(yīng)用1：練習使用DIS試驗?zāi)康模荷鐳IS的使用方法試驗器材：DIS〔位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等);刻度尺。試驗裝置：如圖〔供參考〕將位移傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器與計算機相連構(gòu)成DIS試驗系統(tǒng)。,點擊試驗條目上的“練習使用DIS將位移傳感器的放射器與接收器相對放置,點擊開頭記錄，觀看計算機界面上的數(shù)據(jù)變化，并與刻度尺的測量結(jié)果進展比較.放射器θ接收器〔4)轉(zhuǎn)變接收器和放射器的相對位置,測量其可測的最大、最小距離和角度范圍如圖放射器θ接收器試驗記錄:位移傳感器的測量范圍位移傳感器的測量范圍最大距離(cm〕最小范圍〔cm〕〕大家談：用刻度尺和DIS位移傳感器測量距離有何不同和一樣的地方？一樣處:任何測量都有三個組成局部.被測對象被測對象探測器記錄，處理和顯示不同處：傳統(tǒng)試驗儀器精度較低、誤差較大、可重復(fù)性較差.DIS具備“實時試驗”功能，數(shù)據(jù)采集、處理和分析都由計算機完成,測量時間省、精度高,誤差小，傳統(tǒng)試驗和數(shù)字化試驗的整合代表了物理試驗改革的方向?！菜摹硨W問遷移,學以致用s—tv—t圖像，今日我們就用DIS來爭論勻速直線運動物體的運動狀況，進一步理解這兩個圖像.2：用DIS測定運動物體的位移和速度s-tv—t速度。試驗器材：DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等、DIS配套力學軌道、小車。試驗裝置:〔供參考〕爭論勻速直線運動裝置圖〔1〕將位移傳感器的放射器固定在小車上，接收器固定在力學軌道右端〔軌道稍傾斜，使小車能做勻速直線運動〕,將接收器與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器與計算機相連，構(gòu)成DIS試驗系統(tǒng).(2〕開啟數(shù)據(jù)采集器電源和位移傳感器放射器局部的電源，翻開教材專用軟件，點擊試驗條目上的“測量運動物體的位移和速度“,屏上將消滅“位移－時間”坐標。點擊“開頭記錄”,將小車放到軌道上，令其滑下。數(shù)據(jù)采集完成，點擊“停頓記錄“，獲得位移－時間圖像，從點的走向可以大致看出小車位移隨時間變化的規(guī)律。(〕拖動滾動條，將對應(yīng)小車運動狀態(tài)的t圖像置于顯示區(qū)域中間，點擊“擬合出位移隨時間變化的曲線.〔5)點擊“選擇區(qū)域”按鈕,在s—t圖像上選擇爭論區(qū)域。點擊鼠標確定爭論區(qū)域的“開頭,,即可s-t圖線的初位移、末位移、時間差、速度的值?！?)點擊“v-t圖像”s-tv-t圖線。s—t圖呈曲線，v—t圖像呈非水平直線,問題的緣由是什么?答:說明小車未作勻速直線運動，應(yīng)調(diào)整力學軌道的傾斜度重做試驗.小結(jié)歸納,理清思路讓學生談?wù)劚竟?jié)課的收獲〔包括學問性的、力量性的、興趣等方面。(10)光電門傳感器：使用高精度光敏器件構(gòu)成連續(xù)的光路。在運動物體長度的條件下,記錄該物體遮擋光路的時間,即可得出物體的運動速度。以下圖為本市某中學利用兩個光電門探究加速度與力、物體質(zhì)量關(guān)系的試驗裝置圖(未顯示計算機)。遮光片 連接到數(shù)據(jù)采集器試驗小車

1

2

數(shù)據(jù)采集器連接到計算機34、作業(yè)布置拓展聯(lián)想、課外探究你還了解哪些現(xiàn)代測量工具替代傳統(tǒng)的測量工具的實例?設(shè)計方案：DIS位移傳感器在哪個測量范圍內(nèi)數(shù)值較為準確？設(shè)計方案:如何用DIS位移傳感器測出書本的體積，試驗桌的面積?設(shè)計方案：查找其他作勻速直線運動的物體,或者自己制造一個可能的勻速直線運動，然后用DIS加以檢驗，看是不是勻速直線運動并測出速度大??？設(shè)計方案：運用DIS爭論以下物體的運動s s s0 t0 t 0

0 ts s s0 t 0 t 0 t附錄：1、DIS的構(gòu)成〔以DISLabV5.0為例〕〔1)據(jù)采集器.DIS配備了多種傳感器，詳見下表。傳感器名稱 量程 分度電流傳感器—1A～+1A10mA電壓傳感器—10V~+10V10mV微電流傳感器—1μA～+1μA/溫度傳感器—10℃~+110℃0。1℃壓強傳感器0~300kPa±0。1kPa力傳感器±20N/±10N0。1N磁感應(yīng)強度傳感器±15mT0.1mT位移傳感器0～200cm1mm光電門傳感器/0。01mS聲波傳感器100Hz～1KHz1ms光強傳感器/1mmG-M傳感器40000cpm〔最大計數(shù)率)1cpm傳感器和數(shù)據(jù)采集器DIS數(shù)據(jù)采集器承受四路并行輸入，可同時接插四種傳感器.裝有試驗軟件包數(shù)值顯示、圖表、曲線等各種方式表現(xiàn)試驗數(shù)據(jù),并可依據(jù)要求對試驗數(shù)據(jù)進展數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)公式計算、曲線猜測與擬合等各種分析與處理。教材專用軟件教材通用軟件力傳感器教材專用軟件教材通用軟件力傳感器聲傳感器微電流傳感器磁感強度傳感器光電門傳感器光強傳感器G-M傳感器溫壓位電電度強移流壓傳傳傳傳傳感感感感感器器器器器DIS系統(tǒng)構(gòu)成3、傳感器使用方法簡介：〔1〕電流傳感器:使用方法與電流表類似,電流從電流傳感器的紅色線流入，黑色線流出，顯示的數(shù)值為正數(shù);假設(shè)反接,顯示的數(shù)值為負數(shù).〔2).,使用時把電壓傳感器并聯(lián)在電路中.假設(shè)電壓,顯示的數(shù)值為正數(shù)。假設(shè)反接，顯示的數(shù)值為負數(shù)。壓強傳感器：用于測量氣體壓強，其讀數(shù)為確定壓強值，無需通過大氣壓加以換算。使用時應(yīng)保證被測氣體容器與壓強傳感器前端的軟管連接嚴密.溫度傳感器：使用方法類似溫度計，其溫度敏感元件置于傳感器金屬探針的頂端，使用時要讓被測物體與此處充分接觸。〔6)聲傳感器：聲傳感器的敏感器件置于傳感器前端，使用時要將其對準聲源?！?〕.使用時將位移接收模塊與,或直接將其作為運動物體〔如振子、落體等〕使用.〔8)力傳感器：既可測量拉力,又可測量壓力.軟件中規(guī)定：拉力的示數(shù)為正值,壓力示數(shù)為負值。(9〕磁傳感器：磁傳感器探管前端內(nèi)置磁敏