利用数字化实验系统进行物理实验的体会

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利用数字化实验系统进行物理实验的体会

作者：王文祥

来源：《中国教育技术装备》2010年第12期

物理学是以实验为基础的一门学科,在信息化迅速发展的今天,信息技术与物理实验教学的整合显得尤为重要。数字化信息系统(Digital Information System,简称DIS)实验室,可使物理实验教学焕然一新。笔者有幸接触到DIS实验室,并用它完成几个实验,下面谈几点体会。

1 DIS简介

DIS是由计算机、配套软件、数据采集器、一系列传感器和常规实验仪器构成的新型实验系统。传感器有压力传感器、距离传感器、时间传感器、温度传感器、电流传感器、微电流传感器、电压传感器、电磁感应传感器、光照度传感器等多种,它是将非电学量(如位移、速度、压力、温度、湿度、流量、声强、光照强度等)转化成易于测量、传输、处理的电学物理量(如电压、电流、电阻、电容)的一种元件,即非电物理量→传感器→电学量。它是感知、获取和检测信息的窗口,全系列的物理量传感器的功能超越了电压表、电流表、数字毫秒表、温度计、

测力计、压强计、光强计、磁强计、声响计、测距仪等传统测量仪器。DIS通过多种专用传感器与数据采集器相配合完成相关物理量的采集、处理,然后上传到计算机,由实验专用教学软件进行实时处理分析,形象、直观地表达出实验结果。

2 DIS在物理实验中的优势

2.1 数据采集的优势

DIS的各种传感器灵敏度较高,采集数据的频率可随意选择。对于那些运动过程非常快的实验(如自由落体运动、电磁感应等),用传统方法不能实时采集到数据,而DIS则完全可以实现,学生可在大屏幕上随时看到采集到的某些物理量的实验数据及其与其他量的变化关系。

例如在电磁感应现象的研究中,当条形磁铁迅速插入或迅速拔出螺线管时,观察、测量产生的感应电流的大小,若用传统的实验方法,即将灵敏电流计与螺线管组成闭合回路,只能看到表针摆到某一刻度,再迅速回摆到0刻度;若用DIS完成该实验,使用微电流传感器,不仅能采集到各瞬时感应电流的大小、方向,还能看到感应电流随时间的变化关系。实验图线如图1所示。