DIS實驗在高中物理課堂教學中的輔助實例分析

朱瑞珠

摘 要： 本文從教學實際出發，闡述如何把DISLab儀器設備這種快捷處理數據的儀器與傳統教學相結合，充分發揮它的長處，幫助師生提高課堂教學效率。

關鍵詞： DIS實驗 商助物理 輔助實例

一、傳統教學遇到的困難

物理學是一種來源于生活實際的學科，很多規律定律都是從實驗中總結概括出來的，經過提升去除雜質，最后應用到生活中的一門學科科學。在這個過程中，觀察與思考能力要求很重要，觀察與思考的載體是實驗，認真觀察實驗現象，思考為什么會這樣，真實情況是怎樣，這是在教學過程中必須培養學習能力與學習習慣。處理數據，這是學生最害怕的事，因為學生的數學運算能力很弱，更何況科學家們在數據處理時都是借助電子產品，在實際實驗過程是不能用手計算的，太煩瑣，還很容易計算錯誤。那么，在課堂上，時間是有限的，如果數據處理時間占用太多時間，將影響得出結論的速度與準確率，更何況有些實驗需要多次進行，不可能是很剛好的數字，必須尊重科學，這樣上課效率根本無法保障。

在這種情況下，DIS實驗處理數據技能剛好能幫上大忙。

二、簡單描述DIS實驗特點

DIS實驗系統是英文Digital information system的縮寫，通常翻譯為數字化信息系統，它是由傳感器、數據采集器與圖形計算機（有實驗軟件包）組成的，其中傳感器用來快速、高精度地實時采集實驗數據，并將其轉變為標準的電信號傳輸給數據采集器。采集器對傳感器傳輸的電信號進行數據轉換和數據分析，然后將結果傳輸給計算機。計算機通過數字化實驗系統軟件中的專用軟件和通用軟件，以數值、圖表、曲線等各種方式表現實驗數據，并根據要求對實驗數據進行統計、計算、曲線猜想與擬合等各種分析與處理。特點是：處理數據速度迅速，在某些實驗中選擇適當的軟件包能反映任意時刻物理量的變化，器件輕小、便于攜帶，在特殊場合如野外也能使用。

DIS實驗有很多現成的實驗軟件包，筆者不再詳細解說。我們有時可以根據教學實驗的要求，對軟件重新組合成適合自己教學需要的實驗裝置，下面就《驗證機械能守恒定律》一課中的探究實驗，利用DIS實驗系統重組了一個裝置，真正充分利用了DIS實驗的快捷、方便，達到提高課堂教學效率、調動學生探究實驗的熱情的目的。

三、《驗證機械能守恒定律》傳統實驗與DIS實驗相比較

1.傳統實驗特點

在高中物理實驗室里，這個實驗主要使用的儀器是打點計時器配合紙帶重物完成，實驗原理比較簡單，麻煩的是實驗數據的處理，雖然實驗原理簡單易懂，但對于不能使用計算器的學生來說，計算能力不強的容易出錯，使實驗結果的得出既慢又不準確，如果需要多次測量得出結論，多次反復計算在課堂上是不符合實際的。那么，如何讓學生既明白實驗原理及處理數據的方法，又在課堂上得出多組數據讓實驗結果更有說服力呢？傳統教學有幾種處理方式：（1）課堂上先由理論得出結論（有的直接得出結論），并學會運用定律，老師再另找一個課時用實驗驗證重物在自由下落過程中的機械能守恒。這種方法的不足體現不出實驗出真理的學科特點。（2）在課堂上給學生一段時間進行實驗探究，得出結果后再用理論進行驗證。這種方法看起來非常完美，但在操作過程中時間拖拉很嚴重，實驗操作部分不到一分鐘（重物下落本身很快），但一次實驗后的數據處理卻需要至少十分鐘，更何況很大一部分學生計算比較慢，容易算錯，得不出正確的結果。

2.利用DIS實驗進行輔助教學

針對上面所述問題，如果我們利用DIS實驗進行這個實驗，就能克服數據處理的困難。具體方法如下：

實驗器材：光電門傳感器（2個），長金屬板軌道，細長形圓柱體重物1個。

實驗步驟：（1）按上圖把儀器裝備好。（2）讓重物從靜止開始下落，豎直地經過兩個光電門傳感器。（3）事先在計算機里的相應軟件上設計好實驗公式，由計算機對實驗數據進行處理。（4）重復前面步驟進行多次測量。（5）根據處理結果進行分析，得出實驗結論。

實驗優點：這個實驗儀器很簡單，操作不復雜，最大的特點是借助計算機進行數據整合處理，非常方便，避免人工處理的不準確性，省時省力，把學生的注意力集中在實驗過程及結果分析方面，學生興致非常高，可以進行無數次的驗證，這一方法能讓學生把對數學處理的恐慌降到最低，激發學習物理的熱情。

注意事項：需要細心。如重物下落時務必保持豎直，否則容易撞到光電門。再者，重物選擇圓柱體，在下落時要平動、不傾斜。否則容易使光電門測到的遮光長度比直徑長，那么測得的瞬時速度就會偏大，增加的動能也偏大，這就是表格中會出現增加的動能比減少的重力勢能大的原因。在傳統實驗中，這是不可能出現的。

四、結語

DIS實驗的優點再多，不能完全代替傳統物理實驗，特別是對數據處理的能力，也是高考的必考能力之一，所以DIS實驗輔助教學強調的側重點與傳統物理實驗是有區別的，與教師的教學目的應該互相呼應。如果這節課的教學目的側重于原理規律的獲得，那么可以考慮DIS實驗，畢竟在真實的實驗室里，一位科研者要得出一個規律，是必須經常使用計算機幫忙處理數據的。拋開高考的考試目的，對于簡單的計算，可以借助計算機得出結果，何樂而不為？至于傳統教學中的實驗數據處理能力，必須另外安排時間讓學生掌握，在信息化高速發展的時代，原始傳統的計算能力有它必須存在的原因。

參考文獻：

[1]余雪妹.高中物理DIS實驗和傳統實驗整合初探.物理教學探討，2011年第9期上半月.