第一篇：物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的待解決問題
物理數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題
一、教師端和學(xué)生端的控制轉(zhuǎn)換操作如何進(jìn)行？（上次來的專家沒給我們演示
一下，我們還是操作出現(xiàn)困難）
主要問題是：
1、教師主機(jī)對學(xué)生分機(jī)控制與交流，2、學(xué)生提交作業(yè)和批閱
3、教師端給學(xué)生反饋的信息回復(fù)
4、如何在大屏幕上展示學(xué)生提交的作業(yè)出現(xiàn)的問題
二、通過幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作發(fā)現(xiàn)的問題：
實(shí)驗(yàn)1 靜摩擦力研究
【實(shí)驗(yàn)裝置示意圖】
【實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題】
1、實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)圖像比較粗糙，是一簇糾纏在一起的“麻繩”狀粗線條，如圖：
2、實(shí)驗(yàn)配套的摩擦塊只有2塊（各為100g的金屬扁盤），這樣得到的f-FN圖像數(shù)據(jù)點(diǎn)只有
12個(gè)，理論上無法嚴(yán)格證明滑動(dòng)摩擦力f和正壓力FN的線性關(guān)系。（我們解決的方案是在扁盤上加放50g的砝碼，從1個(gè)加到3個(gè)，這樣可以增加數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)）。
3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)表格中的數(shù)據(jù)，通過電腦自動(dòng)擬合得到的f-FN圖像雖然符合很好的線性關(guān)系，但是直線并沒有過原點(diǎn)，這樣就無法解釋f＝μFN的正比例關(guān)系。如圖：
實(shí)驗(yàn)2 從v-t圖求加速度
【實(shí)驗(yàn)裝置示意圖】
【實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題】
1、試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)圖像不夠平滑，一開始有反向圖線，或者有突然“跳動(dòng)”的圖線。跟說明書上示范的圖像有很大差距。
實(shí)驗(yàn)說明中的示范數(shù)據(jù)圖像
我們實(shí)際操作的數(shù)據(jù)圖像
實(shí)驗(yàn)3 分壓與限流
【實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題】
按照說明書上此實(shí)驗(yàn)需要兩個(gè)電壓傳感器，但是實(shí)際只給配了一個(gè)電壓傳感器，所以該實(shí)驗(yàn)無法正常操作。
實(shí)驗(yàn)4測定小燈泡的伏安特性和測定電源電動(dòng)勢內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)過程中存在問題：
1、質(zhì)量不穩(wěn)定：
2013年9月實(shí)驗(yàn)的過程中，有大部分電流傳感器和電壓傳感器質(zhì)量不穩(wěn)定，用一下就出問題了，使用過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)有時(shí)存在一些莫名的錯(cuò)誤提示，有時(shí)只能用重啟電腦來解決，有時(shí)重裝那個(gè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)文件才能解決問題，所以在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些不確定因素影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。
2、用傳感器做實(shí)驗(yàn)就象用電腦一樣偶然因素太多，可能因軟件或其他原因?qū)е聦?shí)驗(yàn)過程中出錯(cuò)或死機(jī)。
3、傳感器在操作中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不計(jì)數(shù)現(xiàn)象，不是接觸不良的問題，需要把程序重新啟動(dòng)就計(jì)數(shù)了，是什么原因？
4、電學(xué)實(shí)驗(yàn)歐姆定律的實(shí)驗(yàn)中，在計(jì)數(shù)和處理圖像擬合時(shí)，有時(shí)圖像會(huì)跑到第三象限調(diào)不過來？
實(shí)驗(yàn)5利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測定波長
在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在得到干涉圖樣后，根據(jù)公式計(jì)算波長時(shí)數(shù)據(jù)輸入不進(jìn)去，得不到最終數(shù)值結(jié)果
實(shí)驗(yàn)6《平拋運(yùn)動(dòng)》的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)質(zhì)量不穩(wěn)定：2013年4月實(shí)驗(yàn)的過程中，有時(shí)數(shù)據(jù)采集不到 在數(shù)據(jù)采集和操作上需培訓(xùn)
實(shí)驗(yàn)7《運(yùn)動(dòng)的合成和分解》的實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)裝置組裝不成功，裝置樣本圖太簡單，老師們裝不起來
第二篇：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
戴儒京（江蘇省特級(jí)教師）
所謂數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，是以數(shù)字化設(shè)備為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集處理的工具、配套其它實(shí)驗(yàn)器材構(gòu)建的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)技術(shù)。數(shù)字化數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。
以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)的物理實(shí)驗(yàn)，就是建立在上述實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方法基礎(chǔ)上的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是課程標(biāo)準(zhǔn)教科書的要求和需要，也是新高考和中考的要求和需要。也是物理學(xué)科發(fā)展的要求和需要。
實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和研究物理學(xué)的最基本的內(nèi)容、方法和手段。實(shí)驗(yàn)，包括學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)以及小實(shí)驗(yàn)等，要把傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。只有實(shí)驗(yàn)，才能學(xué)到真知識(shí)；只有實(shí)驗(yàn)，才能培養(yǎng)真人才；只有實(shí)驗(yàn)，才能真正提高教學(xué)質(zhì)量。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)。課程標(biāo)準(zhǔn)教科書專門安排了一些電子計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)，如：借助傳感器用計(jì)算機(jī)測速度（教科書《物理》必修1 P25）、用傳感器觀察電容器的充電和放電（選修3-1 P31）等等。電子計(jì)算機(jī)，是現(xiàn)代化的標(biāo)志和體現(xiàn)，學(xué)生通過用計(jì)算機(jī)做實(shí)驗(yàn)，不僅學(xué)了物理學(xué)，也學(xué)了計(jì)算機(jī)，可謂一舉兩得。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，是新實(shí)驗(yàn)，不僅是新儀器，也是新方法。例如霍爾元件、斯密特觸發(fā)器等實(shí)驗(yàn)。一些教師開始接觸，不太了解，不太熟悉，往往有把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室閑置或充當(dāng)門面。通過做實(shí)驗(yàn)，他們熟悉實(shí)驗(yàn)、熟悉儀器，并可能在應(yīng)用的過程中有所創(chuàng)新，使數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室充分發(fā)揮作用，以物盡其用。
1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
課程標(biāo)準(zhǔn)教科書《物理》不僅把傳感器作為單獨(dú)的一章知識(shí)內(nèi)容，而且把傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（選修3-2 P70）作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)，新的高考大綱中也把“傳感器的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)作為高考內(nèi)容。傳感器在現(xiàn)代生活和工業(yè)、科技中也有廣泛的應(yīng)用，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中接觸和了解傳感器，對他們的高考和將來從事科學(xué)研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也不無幫助。
實(shí)驗(yàn)1.傳感器的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)——光控開關(guān)
簡單光控開關(guān) 背景資料： 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增加而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也可以加交流電壓。當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子—空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子—空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。施密特觸發(fā)器在數(shù)字電路及控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，它屬于電壓觸發(fā)方式，當(dāng)輸入電壓達(dá)到某一閾值時(shí)，輸出電壓會(huì)發(fā)生突變，最重要的一點(diǎn)是，輸入電壓增加或減少時(shí)，電路有不同的閾值電壓。以下圖1為例 圖 1 當(dāng)輸入電壓Vi，當(dāng)輸入電壓由低電位開始增加，如果Vi
實(shí)驗(yàn)原理：
圖 3
將電路按圖3連接，RG為光敏電阻，R1，R2為電阻箱，LED為發(fā)光二極管，A點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸入端，Y點(diǎn)為施密特觸發(fā)器的輸出端。適當(dāng)選擇R1，R2的阻值后，當(dāng)外界光線很強(qiáng)時(shí)，RG上的電阻相對比較小，A點(diǎn)的電壓小于Vp，Y點(diǎn)輸出高電位，發(fā)光二極管兩端的電勢差很小，因此不能發(fā)光，當(dāng)外界光線變?nèi)鯐r(shí)，RG上的電阻顯著增大，A點(diǎn)的電壓也顯著增大，當(dāng)增大到Vp=3.0V時(shí)，Y點(diǎn)輸出低電位，發(fā)光二極管兩端有大約5V的電勢差，發(fā)光二極管開始正常發(fā)光，如果光線強(qiáng)度又進(jìn)一步開始回升，RG上的電阻減小，A點(diǎn)的電壓也開始減小，當(dāng)A點(diǎn)的電壓小于Vn=2.2V時(shí)，Y點(diǎn)又輸出高電位，發(fā)光二極管熄滅。
為了更直觀地了解整個(gè)電路工作過程，在分別用兩個(gè)電壓傳感器對A點(diǎn)和Y點(diǎn)的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，光強(qiáng)傳感器測量，顯示外界光線變化對電路的影響。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
了解簡單光控電路，對自動(dòng)控制有初步理解。實(shí)驗(yàn)裝置：
計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，光強(qiáng)傳感器，兩個(gè)電壓傳感器，兩個(gè)電阻箱，施密特觸發(fā)器，發(fā)光二極管，導(dǎo)線若干，學(xué)生直流電源。實(shí)驗(yàn)步驟：
1．先按電路圖連接各個(gè)器件，并注意發(fā)光二極管的極性，和施密特觸發(fā)器的引腳，具體情況可以參照前面的示意圖，將VDD接到穩(wěn)壓電源的正極，VSS接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極，i1接輸入電壓對應(yīng)電路中A點(diǎn)，o1接輸出電壓對應(yīng)電路中Y點(diǎn)。
2．調(diào)節(jié)R1，R2電阻箱的阻值，選擇合適的電阻，將兩個(gè)電壓傳感器與數(shù)據(jù)采集器的1，2通道連接，把光強(qiáng)傳感器連接到3或4通道，然后將數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，開啟采集器電源，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)專用界面。
3．把兩個(gè)電壓傳感器的兩個(gè)信號(hào)輸入端的分別導(dǎo)線短接，對電壓傳感器進(jìn)行較零，然后把連接1通道電壓傳感器的信號(hào)正極接到電路中A點(diǎn)，同時(shí)把它的負(fù)極接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極，也就是電路中的地，然后把2通道電壓傳感器的信號(hào)正極接到電路中Y點(diǎn)，同時(shí)把它的負(fù)極接到穩(wěn)壓電源的負(fù)極。
4．把光敏電阻的感應(yīng)面朝上，將光強(qiáng)傳感器與光敏電阻放置在一起，在采集間隔和采集數(shù)量窗口輸入合適的數(shù)值，點(diǎn)擊開始按鈕。
5．用一塊大的擋光物將光敏電阻附近的光線慢慢擋住，觀察實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，同時(shí)注意二極管的發(fā)光情況，當(dāng)它開始發(fā)光以后，再慢慢把擋光物撤掉，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析： 1．輸出電壓與輸入電壓曲線
2．外界光強(qiáng)與輸出電壓數(shù)據(jù)關(guān)系
本次實(shí)驗(yàn)中R1?1500?，R2?2000?，從圖上可以看出當(dāng)光強(qiáng)為I?139lux時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，而當(dāng)光強(qiáng)為I?244lux時(shí)，發(fā)光二極管熄滅。
2.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：探究性實(shí)驗(yàn)
課程標(biāo)準(zhǔn)教科書不僅把原教科書的一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)，而且新安排了一些探究性實(shí)驗(yàn)。這些探究性實(shí)驗(yàn)，用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器和方法去做，更為便捷。例如探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（必修1 P75）、探究功與物體速度變化的關(guān)系（必修2 P17）等實(shí)驗(yàn)。通過探究性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生研究、探究的能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新能力打好基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)2.探究（恒力做）功與物體速度變化的關(guān)系動(dòng)能定理）
（動(dòng)能定理（恒力）實(shí)驗(yàn)原理 牛頓第二定律講述的是力與加速度之間的瞬時(shí)關(guān)系，表達(dá)式為： F = m a（1）其中，F(xiàn)是作用在物體上的合外力，m是物體的質(zhì)量，a是物體的加速度——速度的時(shí)間變化率，表達(dá)式為： a??vdv 或 a?（2）?tdt2把（2）式代入（1）式，并將（1）式兩邊對位移積分（由x1到x2），可以得到： W = ∫Fdx = mv2/2-mv1/2 = Δ(mv2/2)= Δ E k(3)2其中，W為從x1到x2的區(qū)間內(nèi)，合外力F的功，v1 和v2分別為物體在x1和x2處的速度，E k為物體的動(dòng)能。也就是說，合外力的空間積累效應(yīng)表現(xiàn)為物體動(dòng)能的改變。在本實(shí)驗(yàn)中，我們探究在恒定拉力的作用下，小車的動(dòng)能隨時(shí)間變化的關(guān)系。其中，拉力由力傳感器測得，速度由固定有擋光滑輪的光電門傳感器測得，動(dòng)能由速度的平方乘以質(zhì)量的一半得到。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過對（恒定）拉力和速度的測量，探究合外力的功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置 SWRDISLab-100III數(shù)據(jù)采集器、光電門(Photogate)傳感器、力傳感器、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)(包括導(dǎo)軌、小車、滑輪和支撐桿等)等。實(shí)驗(yàn)步驟 1.按圖連接實(shí)驗(yàn)裝置（注意平衡摩擦力）； 2.測量并記錄小車和鉤碼的質(zhì)量（第1次：小車402.81g，鉤碼19.91g）； 3.打開SWRDISLab軟件，點(diǎn)擊“教學(xué)專用軟件”，進(jìn)入“物理實(shí)驗(yàn)列表”中的“力學(xué)”部分，選擇“動(dòng)能定理（恒力—Photogate）”； 4.點(diǎn)擊“校零”按鈕，對力傳感器進(jìn)行校零； 5.設(shè)置“采集間隔”為5ms，“采集200個(gè)暫停”，以及“共采集200條數(shù)據(jù)”； 6.讓小車靜止在靠近光電門傳感器的一側(cè)（鉤碼將細(xì)繩拉緊），點(diǎn)擊“開始”按鈕； 7.當(dāng)“開始”按鈕的顏色變“灰”時(shí)，釋放小車； 8.當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到靠近支撐桿時(shí)，使小車停止運(yùn)動(dòng)，然后點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕； 9.觀察“力—位移”、“速度—位移”和“動(dòng)能—位移”關(guān)系曲線的特點(diǎn)；
6.當(dāng)“開始”按鈕的顏色變“灰”時(shí)，釋放小車；
7.當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到靠近支撐桿時(shí)，使小車停止運(yùn)動(dòng)，然后點(diǎn)擊“結(jié)束”按鈕； 8.觀察“力—位移”、“速度—位移”和“動(dòng)能—位移”關(guān)系曲線的特點(diǎn)；
9.任選一個(gè)位移區(qū)間，對力進(jìn)行積分，并比較積分值和兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差； 10.改變鉤碼和小車的質(zhì)量，重復(fù)步驟6~10（第2次：小車402.81g，鉤碼30.35g）。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析
a)“力、速度 vs.位移”圖表（小車402.81g，鉤碼19.91g）：
由圖可知，從靜止釋放到制動(dòng)前（去掉對應(yīng)制動(dòng)過程的最后兩組讀數(shù)），隨著位移的增加，小車所受的拉力（中間的紅色曲線）幾乎不變，小車的速度（上方的綠色曲線）和動(dòng)能（下方的藍(lán)色曲線）不斷增加，速度的變化率不斷減小，但是動(dòng)能的變化率幾乎恒定。
b)力做的功與動(dòng)能的變化（小車402.81g，鉤碼19.91g）： 如圖所示，在所選的位移區(qū)間內(nèi)，力做的功為W?F?S?0.0630 J，兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差為0.0594 J（= 0.0832－0.0238），力做的功略大于動(dòng)能的變化，二者近似相等，相對誤差為5.71 %。
3．“力、速度 vs.位移”圖表（小車402.81g，鉤碼30.35g）：
由圖可知，從靜止釋放到制動(dòng)前（去掉對應(yīng)制動(dòng)過程的最后4組讀數(shù)），隨著位移的增加，小車所受的拉力（中間的紅色曲線）幾乎不變，小車的速度（上方的綠色曲線）和動(dòng)能（下方的藍(lán)色曲線）不斷增加，速度的變化率不斷減小，動(dòng)能的變化率幾乎恒定。4． 力做的功與動(dòng)能的變化（小車402.81g，鉤碼30.35g）：
如圖所示，在所選的位移區(qū)間內(nèi)，力做的功為W?F?S?0.0911 J，兩個(gè)區(qū)間端點(diǎn)處動(dòng)能的差為0.0870 J（= 0.1269－0.0399），力做的功略大于動(dòng)能的變化，二者近似相等，相對誤差為4.50 %。
誤差分析
1． 滑輪與力傳感器掛鉤之間存在摩擦力，使得力傳感器測得的讀數(shù)大于小車?yán)Φ亩叮?/p>
2． 隨著速度的增加，小車受到的（滾動(dòng)）摩擦力略有增加； 3． 拉力做功的一部分轉(zhuǎn)化為兩個(gè)滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)能。
關(guān)鍵點(diǎn)
1． 抵消摩擦力。
注意事項(xiàng)
1． 采集間隔取默認(rèn)值5ms，如果使用更大的采集間隔，那么當(dāng)小車的運(yùn)動(dòng)速度很快時(shí)，位移的測量有可能出錯(cuò)；使用5ms作為采集間隔時(shí)，鉤碼與小車的質(zhì)量比必須小于3/10。
3.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)：應(yīng)用傳感器做實(shí)驗(yàn)，有些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，用數(shù)字化方法即用傳感器和計(jì)算機(jī)去做，也比傳統(tǒng)的方法更方便，數(shù)據(jù)處理更快、更準(zhǔn)確，圖象更清晰、更迅速。
例如可以用位移傳感器或光電門代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律（必修1 P34）等實(shí)驗(yàn)。用電流傳感器和電壓傳感器代替電流表和電壓表，做測定小燈泡的伏安特性曲線（選修3-1 P48）、測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻（選修3-1 P72）等實(shí)驗(yàn)。除“傳感器的應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)外，還有許多用傳感器作為實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)，例如用傳感器和計(jì)算機(jī)描繪簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象（選修3-4P5）等等，我們統(tǒng)計(jì)有十幾個(gè)。可以說：幾乎所有的實(shí)驗(yàn)都可以用數(shù)字化方法做。實(shí)驗(yàn)3.測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻
測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 背景資料：
通常的金屬導(dǎo)體都是以金屬鍵結(jié)合的晶體，處于晶格結(jié)點(diǎn)上的原子很容易失去外層的價(jià)電子，而成為正離子。脫離原子核束縛的價(jià)電子可以在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng)，稱為自由電子，在不受外電場作用時(shí)，自由電子只做熱運(yùn)動(dòng)，沒有宏觀的電量遷移，因而金屬中各個(gè)部分都呈現(xiàn)電中性。當(dāng)金屬中存在靜電場E時(shí)，金屬中的自由電子在外電場的作用下，相對于晶格離子作定向運(yùn)動(dòng)，電子運(yùn)動(dòng)中必然與晶格相碰撞，達(dá)到某種平衡后，金屬中電子有一個(gè)整體上的平均速度，導(dǎo)體中有穩(wěn)定的電流，前面的分析都建立在導(dǎo)體中的靜電場E是相對比較穩(wěn)定的前提上。
如果將一個(gè)已經(jīng)充好電的電容器的兩個(gè)極板用導(dǎo)線連接起來，構(gòu)成閉合回路，電路中就有電流通過，不過隨著極板上帶電量的減少，它們之間的電勢差也在減少，電流很快就消失了。在電池的兩個(gè)正極和負(fù)極上，分別帶有正電荷和負(fù)電荷，當(dāng)接入電路回路后，導(dǎo)線中的電子在電極電荷產(chǎn)生的靜電場中開始運(yùn)動(dòng)，形成電流，如果兩極上的電荷量得不到補(bǔ)充，那就不可能形成穩(wěn)定的電流輸出，電源的作用，不管是化學(xué)的電池，還是像范德格拉夫起電機(jī)之類的電源，都是將電荷從負(fù)電極搬運(yùn)到正電極，這種搬運(yùn)工作只能靠某種非靜電力來完成，假設(shè)非靜電力在搬運(yùn)過程中做功qu，那u就是電源電動(dòng)勢，q為載流子的電荷量。實(shí)驗(yàn)原理：
圖1 如圖1所示的閉合電路中，電源的電動(dòng)勢為?，內(nèi)電阻為r，負(fù)載電阻為R，電路中的電流為I??R?r，可以看出，當(dāng)負(fù)載電阻R足夠大時(shí)，因?yàn)樗蛢?nèi)電阻是串聯(lián)在一起的，它兩端的電壓將非常接近于電源電動(dòng)勢?，當(dāng)R??，即所謂開路或斷路時(shí)，I?0，U??；當(dāng)R?0，即短路時(shí)，I?Imax?
負(fù)載電阻兩端的電壓為U??r，這時(shí)候的電流最大。
?R?rR，也可以寫為U????R?rr，而電流為I??R?r，因此有U???Ir，這個(gè)關(guān)系在伏安曲線上表現(xiàn)為Umax??，I?0，也就是R??時(shí)。如果R?0，U?0，Imax??r。在實(shí)驗(yàn)中用滑動(dòng)變阻器做負(fù)載電阻，改變它的電阻，以同時(shí)改變電流和電壓，在軟件中作伏安曲線圖后，取擬合線，線的斜率的絕對值就是r，曲線與縱軸的交點(diǎn)就是Umax??，I?0點(diǎn)，可以測出電動(dòng)勢。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
簡單測量電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)裝置：
計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器，電池，滑動(dòng)變阻器，電流傳感器，電壓傳感器，導(dǎo)線等。實(shí)驗(yàn)步驟：
1．將數(shù)據(jù)采集器與電流傳感器，電壓傳感器連接，然后將數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)連接，開啟采集器電源，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)專用界面。
2．把電流傳感器，電壓傳感器的兩個(gè)信號(hào)輸入端的導(dǎo)線分別短接，對電流傳感器、電壓傳感器進(jìn)行校零。3．按實(shí)驗(yàn)電路連接電路圖，在專用界面的底部輸入合適的采集間隔和采集數(shù)量，閉合開關(guān)，點(diǎn)擊開始按鈕，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量。
4．將滑動(dòng)變阻器從最大滑為最小，或者從最小滑到最大，得到伏安曲線，然后對伏安曲線進(jìn)行線性擬合。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析：
1．電壓變化：
2．電流變化：
3． 伏安曲線：
從圖象可以得出，電池的電動(dòng)勢為E?7.003V，內(nèi)阻為r?27.407?。
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實(shí)驗(yàn)軟件，是新儀器、新器材、新設(shè)備。南京師范大學(xué)蘇威爾科技有限公司研發(fā)、生產(chǎn)的傳感器、數(shù)據(jù)采集器和實(shí)驗(yàn)軟件，以及配套使用的實(shí)驗(yàn)器材如動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)（包括滑輪、小車、滑軌、支架等），電磁學(xué)系統(tǒng)（如邏輯門電路、施密特觸發(fā)器、霍爾元件實(shí)驗(yàn)等）等，是國內(nèi)具有先進(jìn)水平的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)儀器，可以滿足新課程對物理實(shí)驗(yàn)的要求和需要，可以促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高，可以促進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化、現(xiàn)代化。
第三篇：物理數(shù)字化實(shí)驗(yàn)講稿(許顯紅)
DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在物理教學(xué)中的應(yīng)用
講稿
（ALT+TAB進(jìn)行PPT和軟件之間的切換）
各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家、各位同行，下午好！很榮幸為大家介紹我校DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用，借此拋磚引玉，如有不當(dāng)之處，還請多多指教！
一、介紹PPT第1頁——第7頁
二、介紹DIS的特點(diǎn) 1．實(shí)驗(yàn)過程“可視化”
實(shí)驗(yàn)過程可視化包括實(shí)驗(yàn)過程空間可視性和實(shí)驗(yàn)過程時(shí)間可視性。
物理實(shí)驗(yàn)中，空間上細(xì)微過程人眼難以觀察，一般借助于顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)細(xì)致的觀察。時(shí)間上細(xì)微過程難以捕捉，難以記錄，是物理實(shí)驗(yàn)的一個(gè)難點(diǎn)，瞬間變化的可視化尤其是難點(diǎn)。例如初中的路程和時(shí)間的關(guān)系，響度、頻率、音色不同的聲波圖象特點(diǎn)；高中階段的碰撞與緩沖、彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，電容充、放電電流i-t關(guān)系等等，這類實(shí)驗(yàn)以往一般只能定性講述，或者用多媒體軟件進(jìn)行模擬演示。
怎樣突破這個(gè)難點(diǎn)呢？傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器由于人眼觀察與手工記錄的斷續(xù)性，確實(shí)難解決這個(gè)問題。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)通過與計(jì)算機(jī)連接的傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間上細(xì)微過程的實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，相當(dāng)于用傳感器和計(jì)算機(jī)代替人眼、手、紙和筆記錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)了瞬間變化“可視化”。例如將傳感器技術(shù)引入聲波圖象教學(xué)，就可以在很短的時(shí)間內(nèi)清晰地記 錄下各種響度、頻率和音色的圖像，同時(shí)組合到一張圖片中，便于讓學(xué)生直觀地看到它們的特點(diǎn)。當(dāng)然用傳統(tǒng)的示波器也能研究聲波的特點(diǎn)，實(shí)際教學(xué)中，往往有很多老師嫌麻煩，而用課件來展示，失去了物理實(shí)驗(yàn)的可信度。
（教師演示操作過程，注意“保存圖象”是指在同一個(gè)圖中重合多個(gè)對比圖，“保存為”是將每一次的圖保存為圖
1、圖
2、圖3等，自動(dòng)組合到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。）
2．?dāng)?shù)據(jù)采集“智能化”（1）表現(xiàn)之一是“自動(dòng)化”
系統(tǒng)配置的軟件可以設(shè)置采集器的各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化。功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集器可以自動(dòng)把整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中物理量的變化完整的記錄下來，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中。
（2）表現(xiàn)之二是“實(shí)時(shí)化”
由于采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，系統(tǒng)能夠在很短的時(shí)間內(nèi)采集和處理大量的數(shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)反映成圖象，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀。
（3）表現(xiàn)之三是“并行化”
數(shù)據(jù)采集器能同時(shí)接入四只相同的傳感器或四個(gè)不同的傳感器，能同時(shí)采集多個(gè)相同或不同種類的物理量，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步并行采集。
實(shí)例：海波與石蠟的熔化實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)極不容易成功，對管內(nèi)外溫度的控制要求較高；另外很難同時(shí)讓兩個(gè)實(shí)驗(yàn)共同進(jìn)行；用常用溫度計(jì)測出的數(shù)據(jù)誤差也較大。所以我采用了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)得到了很好的控制。（展示：海波實(shí)驗(yàn)的圖片）3．?dāng)?shù)據(jù)處理“智能化”（1）“智能化”地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)重演
軟件提供了回放功能，只要調(diào)用相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)０搴蛿?shù)據(jù)文件，就能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)的重演，學(xué)生可以隨意定格展示、隨意縮放DIS實(shí)驗(yàn)圖線。
（軟件界面操作演示文件的保存、坐標(biāo)的縮放）（2）“智能化”地進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合
軟件不但提供了對數(shù)據(jù)求平均值、求最大值、求最小值的功能，而且提供了數(shù)據(jù)擬合功能，圖線面積求法──積分運(yùn)算功能，和自定義運(yùn)算功能。
（軟件演示）
（3）“智能化”地創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)報(bào)告
軟件可以創(chuàng)建各種文檔，如實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)文檔、實(shí)驗(yàn)報(bào)告文檔、數(shù)據(jù)處理結(jié)果文檔等。
（軟件演示）
三、DIS反思：
（一）優(yōu)點(diǎn)： 1．教學(xué)內(nèi)容廣泛．
物理學(xué)中的力、熱、聲、光、電、磁等方面均有相應(yīng)的探頭進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，甚至化學(xué)、生物等學(xué)科均有相應(yīng)的探頭和軟件。
（點(diǎn)擊軟件中的“初中物理”、“初中化學(xué)”等按鈕，展示各個(gè)實(shí)驗(yàn)名稱。）2．教學(xué)方式創(chuàng)新：增添了一種現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。數(shù)據(jù)采集器已在實(shí)際的現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集器在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，使學(xué)生能提早接觸和熟悉數(shù)據(jù)采集器，適應(yīng)時(shí)代要求。
3．教學(xué)效果顯著
數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用使原來不容易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)或者無法定量分析的實(shí)驗(yàn)均能順利完成，大大激發(fā)了學(xué)生的興趣，活躍了課堂氣氛，提高了教學(xué)效率。
4．教學(xué)真實(shí)性強(qiáng)
以傳感器為主的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室仍以學(xué)生的真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，很好地抓住了信息處理的三個(gè)重要環(huán)節(jié)（采集、處理和表達(dá)），從而有效實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與理科學(xué)科實(shí)驗(yàn)的整合。
（二）缺點(diǎn)：
1．設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集和處理軟件時(shí)，沒能完全了解中學(xué)理科教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。系統(tǒng)只一味地突出現(xiàn)代化特點(diǎn)和數(shù)據(jù)處理的智能化。
2．傳感器的精確度、采樣率問題。
如距離傳感器，它的原理都是基于測量超聲波脈沖傳播的時(shí)間，然后根據(jù)聲速算出距離．據(jù)我所知，這里所用的超聲波，波長都是厘米級(jí)的，那么分辨率應(yīng)該不可能比厘米還小很多。曾設(shè)想用它來反映物體表面的微小形變，結(jié)果失敗。
再比如：不少產(chǎn)品的最高采樣率（每秒采集的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)）是1000個(gè)/s，以這樣的采樣率用聲音傳感器來記錄一支頻率384Hz的A調(diào)音叉的聲音振動(dòng)圖線，就完全不可能了。
四、結(jié)束語
現(xiàn)在的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有這樣強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和處理能力，幾乎可以完成中學(xué)理科教學(xué)中的大部分實(shí)驗(yàn)。但我個(gè)人認(rèn)為，對一種新的技術(shù)，應(yīng)該既看到它的長處，也看到它的不足；既要弄清楚它適合做什么，也要弄清楚它不適合做什么．例如做力的合成分解實(shí)驗(yàn)，力的大小用彈簧秤來測量就比用力的傳感器來測量要方便且直觀得多
又如穩(wěn)恒電路中電流、電壓的分布，而且只是采集少量的數(shù)據(jù)，也沒有必要用電流、電壓傳感器來代替普通的指針式電表。
再如在中學(xué)這樣一個(gè)基礎(chǔ)教育的階段，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的訓(xùn)練對學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是必不可少的．盡管數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，學(xué)生仍應(yīng)首先學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)圖表，在圖表中手工標(biāo)定數(shù)據(jù)點(diǎn)，正確地作出實(shí)驗(yàn)圖線。
總之，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室對轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、提高實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神等方面是值得肯定的。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的在中學(xué)物理教學(xué)中的運(yùn)用，無疑是一場新的革命，對于教學(xué)理念、教學(xué)過程、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)效果等都會(huì)產(chǎn)生深刻的影響。
第四篇：物理教學(xué)中注入數(shù)字化元素
物理教學(xué)中注入數(shù)字化元素
廣東肇慶市德慶縣斌山中學(xué) 陳健玲
摘要：數(shù)字化物理教學(xué)，就是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)等各種現(xiàn)代教育手段，把現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)全面深入地應(yīng)用到教學(xué)中去。通過數(shù)字化教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，突破教與學(xué)的模式構(gòu)造，使教學(xué)與信息技術(shù)相整合，在激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究欲、推進(jìn)DIY的學(xué)習(xí)理念的同時(shí)，達(dá)到提升信息技術(shù)水平和信息素養(yǎng)的目的。
關(guān)鍵詞：物理數(shù)字化 數(shù)字化實(shí)驗(yàn) DIS 與傳統(tǒng)的教育資源相比，數(shù)字化具有工具性、多樣性、擴(kuò)展性以及共享性等多種性質(zhì)特點(diǎn)，可使教育實(shí)現(xiàn)備課數(shù)字化、教學(xué)數(shù)字化、實(shí)驗(yàn)數(shù)字化等集多媒體、網(wǎng)絡(luò)、智能與可操作性于一體的現(xiàn)代化教育教學(xué)。
一、數(shù)字化備課
教學(xué)數(shù)字化備課是數(shù)字化資源多樣化、共享性的突出體現(xiàn)，其主要作用在于使教科書中的靜態(tài)信息轉(zhuǎn)化為可以在課堂教學(xué)中有序應(yīng)用的動(dòng)態(tài)信息設(shè)計(jì)，并有計(jì)劃地突出重點(diǎn)或難點(diǎn)，力求最大限度地調(diào)動(dòng)各層次學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮師生間的信息互動(dòng)與交流，達(dá)到教和學(xué)的和諧統(tǒng)一。一節(jié)優(yōu)質(zhì)的備課不但要對教材內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)的分析研究，盡可能達(dá)到融會(huì)貫通，了然于胸；還要考慮學(xué)生對教材的可接受性，在此基礎(chǔ)上選擇學(xué)生易于接受的方式方法，對教材內(nèi)容作必要的加工和再組織，這樣，教師備課和教學(xué)任務(wù)就更加艱巨，單靠手寫教案、翻各種資料、設(shè)置教學(xué)問題，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。而數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)豐富多彩的信息世界可充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為數(shù)字化備課提供所需要 1 的信息資源，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的信息管理方式和溝通傳播方式，為信息化備課與教學(xué)提供了極大的方便，徹底減輕教師備課和教學(xué)壓力。的確，在教學(xué)過程中，教科書并不是備課唯一的信息源。在教學(xué)中除了教科書，還有各類的教學(xué)媒體，如圖片、幻燈、影視、課堂小實(shí)驗(yàn)、教師演示實(shí)驗(yàn)等，甚至生活小實(shí)踐都可以成為非常時(shí)尚而有用的信息設(shè)計(jì)，即數(shù)字化備課設(shè)計(jì)。如在備《杠杠》一課時(shí)，為讓物理知識(shí)更貼近學(xué)生，使學(xué)生從生活中辨認(rèn)杠桿，筆者特意準(zhǔn)備了許多杠桿原理的圖片，如蹺蹺板、剪刀、開瓶器??以及DVD視頻，學(xué)生通過了解杠桿的應(yīng)用，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理是很有用的，從而提高對物理的學(xué)習(xí)興趣；又如《滑輪組》一課備課中，教師可利用PPT和FLASH制作各種類型練習(xí)為學(xué)生鞏固知識(shí)，既直觀、形象便于理解，又節(jié)省時(shí)間和精力。而為保證數(shù)字化備課設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性和可操作性，我縣、市的教學(xué)研究網(wǎng)、教育資源網(wǎng)、及學(xué)校內(nèi)部教研網(wǎng)絡(luò)等，都共享著數(shù)量龐大、質(zhì)量上優(yōu)的信息化教學(xué)資源和教研成果，包括教案教研、多媒體課件、博客驛站、教學(xué)心得交流等等。在我市教育資源網(wǎng)中還設(shè)置了“理化生3D素材庫”和“網(wǎng)上教研互動(dòng)平臺(tái)”，切實(shí)加強(qiáng)了中學(xué)教師的信息化水平，使教學(xué)與信息化相整合，為數(shù)字化備課提供了重要的信息環(huán)境保障。
二、數(shù)字化教學(xué)
數(shù)字化時(shí)代，對教師的角色觀念有新了的認(rèn)識(shí)和定位。教學(xué)，應(yīng)是一種互動(dòng)，這種互動(dòng)能協(xié)助孩子成長，培育其開發(fā)本身的價(jià)值。但在傳統(tǒng)教學(xué)模式中的教學(xué)結(jié)構(gòu)是線性的，以教師的單向傳播為主，多數(shù)情況下學(xué)生是被動(dòng)的接收者，學(xué)習(xí)的自主性難以體現(xiàn)，還極可能會(huì)扼殺學(xué)生 的求學(xué)興趣及創(chuàng)新思維。因而，為貫切實(shí)施新課標(biāo)理念，教師授課時(shí)，應(yīng)針對學(xué)生基礎(chǔ)層次的不同，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這就要重視從生活中的事物引入新課，使學(xué)生體驗(yàn)到生活中無處不在的科學(xué)知識(shí)，引起學(xué)生對物理的重視和求知欲，還要體現(xiàn)出“從生活走向科學(xué)學(xué)習(xí)”并“從科學(xué)學(xué)習(xí)回到生活”的基本理念。那么，如何做才能達(dá)到教學(xué)目的呢？數(shù)字化多媒體中多元化素材的應(yīng)用便可為其提供便捷的幫助。如筆者在教授《杠桿》一課時(shí)，利用多媒體圖片和視頻為學(xué)生介紹古埃及人建立金字塔時(shí)利用了杠桿，指出早在古代就有了使用各種機(jī)械的先例，雖然當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力水平低下，但勤勞的人民用自己的聰明才智制造的各種簡單工具，改善了生產(chǎn)條件，方便了生活，讓學(xué)生理解物理的實(shí)用性和重要性，再通過現(xiàn)代生活的一些小型杠桿的介紹：如扳手、夾子、剪刀等，進(jìn)一步提升學(xué)生自發(fā)式創(chuàng)新的信心。另外，還可使用數(shù)字化信息展示生產(chǎn)中常見的機(jī)械(如吊車、推土機(jī)、汽車、飛機(jī)、輪船等)，利用感官視覺的沖擊來輔助學(xué)生分析討論出杠桿的共同特征，切實(shí)地得出杠桿的概念，更有助于學(xué)生的理解和加深學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的記憶，準(zhǔn)確地從常見的工具中辨認(rèn)出杠桿；還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和增強(qiáng)學(xué)生們對問題分析和總結(jié)能力?？梢姡虒W(xué)資源的呈現(xiàn)方式，可為教師提供豐富的課堂教學(xué)手段，幫助教師輕松創(chuàng)建教學(xué)情境，烘托課堂教學(xué)氛圍，提升教與學(xué)的趣味性；從而有效促進(jìn)課堂教學(xué)資源生成性和師生交互性，提高課堂教學(xué)效率。此外，學(xué)生通過對數(shù)字化教學(xué)資源的真正利用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)現(xiàn)的興趣，也是培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)業(yè)能力的重要保障。
三、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)（即DIS）目前數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要包括傳感器、采集器和計(jì)算機(jī)。實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，每一個(gè)物理概念和規(guī)律都是建立在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)成功與否，直接影響著教學(xué)的成敗。傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受到儀器的落后和環(huán)境條件的限制，存在著實(shí)驗(yàn)儀器分辨率較低、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄的手工記錄煩瑣而緩慢、數(shù)據(jù)采樣率不高、分析處理數(shù)據(jù)的能力不足等多種短處。不但讓學(xué)生難以看清實(shí)驗(yàn)的真實(shí)，還會(huì)導(dǎo)致教師手動(dòng)能力和創(chuàng)新能力的下降，并直接威脅學(xué)生的科學(xué)發(fā)展和綜合素質(zhì)構(gòu)成。而作為新崛起的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)即以傳感器和計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，可結(jié)合傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集之后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，通過數(shù)據(jù)圖表和圖象展示現(xiàn)象、揭示規(guī)律。簡單的說就是以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理軟件成功地改善實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)操作，再根據(jù)數(shù)據(jù)圖表等分析處理，全面地推進(jìn)DIY學(xué)習(xí)理念，提升學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力以及實(shí)踐操作能力。如筆者在廣州高校學(xué)習(xí)培訓(xùn)時(shí)曾指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行《自由落體運(yùn)動(dòng)》實(shí)驗(yàn)，在結(jié)合傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀器的前提下，學(xué)生使用采集器對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析采集，再通過計(jì)算機(jī)制作數(shù)數(shù)值12108g/(m﹒s-2)64201234567時(shí)間段 v/(ms-1)紙帶在幾段時(shí)間內(nèi)的平均速度和加速度據(jù)圖表和圖像（如下圖）進(jìn)行展示結(jié)果現(xiàn)象，揭示自由落體加速運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，結(jié)果現(xiàn)象一目了然，規(guī)律簡單明了。另，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備“傳
感器”在力學(xué)中也能得到充分的應(yīng)用。如在《力的相互作用》和《氣體壓強(qiáng)》知識(shí)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，力傳感器的雙向性測力功能可以將兩個(gè)物體相互作用中力的動(dòng)態(tài)變化都顯示得非常清楚，學(xué)生操作起來即簡單便捷又科學(xué)合理。這樣不但可以輕松突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)重難點(diǎn)，還能更有效地激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究欲，為開展探究式教學(xué)提供便捷和優(yōu)勢。
不過，雖然目前數(shù)字化實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中憑借著自己獨(dú)有的優(yōu)勢在新課程物理實(shí)驗(yàn)中得到了充分的應(yīng)用，給予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)空間，但并不代表數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以完全取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。筆者在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)同樣也存在著一些困難和不足之處，如傳感器內(nèi)部測量的原理比較難于理解、傳感器的敏感性否會(huì)影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度等。另外，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力適合用于過程比較復(fù)雜、要采集的數(shù)據(jù)量比較多、數(shù)據(jù)處理中計(jì)算量比較大的實(shí)驗(yàn)。而一些小巧簡單的實(shí)驗(yàn)還是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)比較有優(yōu)勢，如在《液體壓強(qiáng)》演示實(shí)驗(yàn)引入時(shí)筆者隨手拈來兩只礦水瓶子上下扎三個(gè)小洞，然后灌上水，讓學(xué)生們根據(jù)水流不同的速度和遠(yuǎn)近距離分析判斷不同深度其壓強(qiáng)的不同，此外在《小孔成像》、《漂浮的雞蛋》、《小孔明燈》等多種簡單的小實(shí)驗(yàn)等也同樣可利用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，既形象直觀又簡單明了?？傊?，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)始終有著它的實(shí)用價(jià)值和實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)各有長短，在實(shí)驗(yàn)課題的選擇上，二者應(yīng)該是互補(bǔ)關(guān)系，不能互相取代。
四、數(shù)字化環(huán)境的保障
為保障數(shù)字化教學(xué)的貫切實(shí)施與質(zhì)優(yōu)的服務(wù)，首先就要為數(shù)字化教學(xué)提供必不可缺的環(huán)境設(shè)施，這就需從數(shù)字化環(huán)境建設(shè)做起。目前我校 的數(shù)字化環(huán)境建設(shè)可以概括為“三通三室”一體化，即通訊、通網(wǎng)、通群、以及信息技術(shù)備課室、多媒體教室和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室?！巴ㄓ崱睘樾Ｓ嵧ǖ牡霓k理，此項(xiàng)目早已成為我校數(shù)字化環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目?，F(xiàn)階段我校全體師生千余人（包括學(xué)生家長）全部加入校訊通，成為了師生間互動(dòng)溝通重要渠道?！巴ňW(wǎng)”是指我市、縣及我校的教育教研網(wǎng)、教育培訓(xùn)網(wǎng)、教育資源網(wǎng)、教育文化網(wǎng)絡(luò)等的建設(shè)，其網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的共享為數(shù)字化教學(xué)注入豐富而創(chuàng)新的元素提供遼闊的平臺(tái)?！巴ㄈ骸敝傅氖墙萄胁┛腿骸Q群，成為學(xué)校辦公以及教師交流探討的最快捷的工具之一。而“三室”中的“信息技術(shù)備課室”是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教育信息和科組教研平臺(tái)于一體的多功能化備課室，為教師進(jìn)行數(shù)字化備課和科組科研交流學(xué)習(xí)創(chuàng)造了豐富而便捷的環(huán)境條件； “多媒體教室”和“數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室”設(shè)備先進(jìn)齊全，為數(shù)字化教育教學(xué)和實(shí)驗(yàn)提供了多樣性、可靠性的環(huán)境保障。另外，為保障數(shù)字化教學(xué)的貫切實(shí)施，我校還特別為教師增設(shè)了各種數(shù)字化技術(shù)培訓(xùn)，如電子白板技術(shù)的專題培訓(xùn)、電子備課專題培訓(xùn)、教師博客的專題培訓(xùn)、以及教學(xué)案例撰寫專題培訓(xùn)等多種培訓(xùn)項(xiàng)目，相當(dāng)于在傳統(tǒng)校園基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間，實(shí)現(xiàn)教育過程的全面信息化，貫切實(shí)施集多媒體、網(wǎng)絡(luò)、智能與可操作性于一體的現(xiàn)代化教育教學(xué)。
總之，在（物理）教學(xué)中注入數(shù)字化元素，使資源充分地得到共享和擴(kuò)展，有效地整合中學(xué)物理與信息技術(shù)開展多媒體教學(xué)；通過數(shù)字化情景的創(chuàng)設(shè)，突破教育學(xué)的模式結(jié)構(gòu)，提供發(fā)展自主式探究學(xué)習(xí)理念的平臺(tái)，可激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究欲，全面推進(jìn)DIY的學(xué)習(xí)理念。這樣不但
能提升師生的信息技術(shù)和信息文化素養(yǎng)，把創(chuàng)新的方法和理念溶于教學(xué)過程，還能有效達(dá)到知識(shí)與技能、情感態(tài)度和價(jià)值觀雙贏的教學(xué)目的。
第五篇：朗威數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在物理教學(xué)中的應(yīng)用
朗威數(shù)字化教學(xué)設(shè)備在物理教學(xué)中的應(yīng)用
膠州市第十五中學(xué)
在物理教學(xué)過程中應(yīng)用朗威數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室可以精準(zhǔn)的測得數(shù)據(jù)并且可以用數(shù)據(jù)畫出曲線，化抽象為具體，將復(fù)雜的問題簡單化、直觀化。
在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中我們經(jīng)常用來探究的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)課題有：
機(jī)械運(yùn)動(dòng)一章中測平均速度，利用位移傳感器測小車從斜面滑下的速度，計(jì)算機(jī)把不同時(shí)間測出的物體的速度顯示在屏幕上，學(xué)生可以直觀看出速度的增大還是減小。
聲現(xiàn)象一章中研究聲音的特性，利用聲音傳感器，用計(jì)算機(jī)顯示出波形，通過波形分析聲音的特性。
內(nèi)能一章中用溫度傳感器研究不同物質(zhì)的比熱容等。
現(xiàn)以研究不同物質(zhì)的比熱容為例簡單介紹一下朗威數(shù)字化設(shè)備的使用過程。
實(shí)驗(yàn)原理：相同質(zhì)量的不同物質(zhì)，在吸收相同的熱量時(shí)，升高的溫度不同。
實(shí)驗(yàn)器材：朗威數(shù)字化設(shè)備、計(jì)算機(jī)、溫度傳感器兩個(gè)、燒杯一個(gè)、試管兩個(gè)、三腳架、石棉網(wǎng)、酒精燈、鐵架臺(tái)等。
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實(shí)驗(yàn)步驟：
1.將兩個(gè)溫度傳感器接入數(shù)據(jù)采集器。
2.用天平測量20g的食用油和水，分別倒入試管中。
3.將兩個(gè)試管放入盛有水的燒杯中，用水浴加熱，并將溫度傳感器的金屬探頭分別深入到試管中的相同深度。
4.打開計(jì)算表格，將兩個(gè)傳感器，記錄時(shí)間設(shè)置為5s
5.點(diǎn)燃酒精燈開始加熱，加熱時(shí)間相同，點(diǎn)擊結(jié)束，得出兩組數(shù)據(jù)。
6.利用繪圖工具，設(shè)置X軸為時(shí)間，Y軸為溫度，將兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制在同一坐標(biāo)中。
朗威數(shù)字化設(shè)備在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中便捷高效，直觀明了，有助于根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)拓展學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，今后教學(xué)中將進(jìn)一步加以推廣應(yīng)用，以此完成更多的實(shí)驗(yàn)探究。
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