DIS實驗系統(tǒng)在初中物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

陳行銀

摘 要： 傳統(tǒng)實驗教學(xué)在教育現(xiàn)代化進展中已逐漸不能滿足學(xué)生發(fā)展的需求，局限于課堂、書本，不能很好鍛煉學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、數(shù)據(jù)處理能力，也不能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性。新教育形勢下，DIS實驗便應(yīng)運而生。

關(guān)鍵詞： DIS實驗系統(tǒng) 傳統(tǒng)實驗 實驗教學(xué)

DIS實驗系統(tǒng)即數(shù)字化信息實驗系統(tǒng)，由計算機、數(shù)據(jù)采集器、傳感器、教學(xué)軟件等組成，相對于傳統(tǒng)實驗，DIS實驗系統(tǒng)有著諸多優(yōu)勢，如速度快，精度高，輸出信號便于傳輸、轉(zhuǎn)換、顯示、處理，能實時、動態(tài)的測量各種物理量，還能測出傳統(tǒng)實驗儀器無法測量的物理量，如磁傳感器能測量磁體及電流周圍的磁感應(yīng)強度等，不僅如此，DIS有著不同的數(shù)據(jù)處理方法，因此能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力和創(chuàng)新能力。由此可見，DIS實驗系統(tǒng)在物理實驗教學(xué)中的作用顯得異常重要。以下我將列舉出DIS實驗系統(tǒng)在初中物理實驗教學(xué)中應(yīng)用的幾個實際例子。

一、物體運動

要描述物體運動必須有物體的位移信息和相應(yīng)的時間點，傳統(tǒng)實驗是固定好刻度尺讀取位移，還要利用停表記錄時間，這樣過多的人為主觀因素給實驗造成較大的誤差，特別是時間記錄誤差更大，如研究速度的變化實驗中，通常是測量出前半程和后半程的路程，以及各自所用的時間，再來算出前后速度的變化，該實驗最大的可能誤差就在于時間的測量，而且只有兩組數(shù)據(jù)，而改用DIS試驗系統(tǒng)后，利用位移傳感器研究物體的運動可以把每一時刻的位移和時間點一一記錄下來，時間與位移的數(shù)據(jù)相應(yīng)性非常可靠，非常有效地減小誤差，之后對數(shù)據(jù)組進行數(shù)據(jù)處理，可以得出任意間隔內(nèi)的速度大小，更精確地說明速度變化。除此之外，還能利用DIS實驗系統(tǒng)自動描述出運動的圖像，而不用再像以往取點描點，不僅節(jié)約了大量時間，而且對學(xué)生理解勻速、變速運動的特點更有利。

二、聲音

聲音的特性包含了響度、音調(diào)、音色，傳統(tǒng)實驗是利用音叉彈開乒乓球的幅度大致比較出響度與振幅的關(guān)系，而音調(diào)的本質(zhì)卻難以借助實驗描述出來。DIS實驗系統(tǒng)利用聲音傳感器捕捉聲信號，通過圖像描述出來，聲波的圖像一目了然，更生動地描述了聲音的本質(zhì)，再通過比多次強弱不同的聲音，形象生動地總結(jié)出聲音的響度與振幅的關(guān)系，而通過對波形的分析，音調(diào)與頻率的關(guān)系則更清晰。如果通過男生、女生的聲音進行對比分析，則不僅能說明男生女生在聲音響度、音調(diào)上的區(qū)辨，還能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可謂一舉多得。除此之外，通過DIS實驗系統(tǒng)還能很好地描述出樂音和噪聲的區(qū)別。

三、力

傳統(tǒng)教學(xué)中經(jīng)常用彈簧測力計測量力的大小，通常受到精度、讀數(shù)的影響，由于彈簧測力計本身的構(gòu)造，因此會受所測量力的方向限制。相對于彈簧測力計而言，力傳感器不僅可以一鍵調(diào)零、自動讀數(shù)，在精度值方面更是無可挑剔，而且可任性測量各方向的力。在實驗教學(xué)中作用尤為明顯。

在作用力與反作用力實驗中，以往都是通過兩根彈簧測力計對拉說明作用力與反作用力的關(guān)系，但由于彈簧秤精度太低、兩根彈簧秤不等值、無法動態(tài)比較“等時性”等限制，結(jié)論的說服力大打折扣。

通過DIS實驗系統(tǒng)實驗，可以給予學(xué)生三方面很直觀的感受：

1.發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力的大小方向的關(guān)系。

2.體會出的大小關(guān)系的“同時”。

3.體會出作用力與反作用力“總是”大小相等。

在探究杠桿的平衡條件的實驗中，往往是提出多種猜想后，再設(shè)計實驗得出數(shù)據(jù)并進行分析，但在傳統(tǒng)教學(xué)中，如果對大量數(shù)據(jù)進行分析往往要花費大量時間，結(jié)果造成課堂時間安排的失調(diào)。而對于DIS實驗系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于強大的數(shù)據(jù)處理，在輸入原始數(shù)據(jù)后就會自動處理，節(jié)約了大量課堂寶貴時間。

DIS實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力不僅如此，在九年級物