／怎样使用DIS研究变速直线运动的s—f图_3

1.1 用DIS测变速直线运动的平均速度
◆实验器材
朗威®DISLab数据采集器、分体式位移传感器、多用力学轨道及附件、计算机。

◆实验装置
如图1
◆实验操作及数据分析
1、将分体式位移传感器接收器固定在轨道顶端并连接到数据采集器任一通道；将位移传感器发射器固定到小车上，保持发射器与接收器对准。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“ 用DIS测变速直线运动的平均速度”，打开该软件。

3、将小车放到轨道上（轨道的倾角可自行调节），打开位移传感器发射器的电源开关。

点击“开始记录”，让小车滑下。

4、当获得的s-t图线如图2所示时，表明此次数据采集完成，软件自行停止记录。

5、点击“选择区域”按钮，通过点击鼠标确定研究区域的“开始点”和“结束点”，此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内s-t图线的初位移、末位移、时间差、速度的值（图4）。

6、选择区域后，点击“v-t图像”可以查看对应的v-t图线（图3）。

7、点击“s-t图像”按钮，可返回并重新设置选择区域，对另一段s-t图线进行研究（图5）。

8、实验结束，点击“返回”按钮，退出软件，并注意关闭位移传感器发射器的电源开关。

▲注意：
(1)选择研究区域时，默认为起始点位于结束点之前.
(2)只有点击“选择区域”后，才能激活“v-t图像”按钮。

(3)分组实验时，不同小组的位移传感器发射器可能相互干扰。

用课本或木板加以简单遮档即可解决此问题。

利用DISLab验证牛顿第三定律杭州第十四中学吴凤星实验一：让学生两手各持一只力传感器,保持两传感器的手柄平行,让两传感器的测钩互相钩住,两手用力拉,得两条“力—时间”组合显示图线(图1) . 让学生观察发现两条图线基本重合,表示两力大小相等. 选中其中一条图线,设为“镜像显示”,对两力的方向加以区别,如图2 镜像显示的图线与另一条图线以x 轴呈上下对称,说明两力方向相反. 实验中力的大小随时可变,并实时显示.如果是两力传感器的手柄没平行,测钩没正对,就会产生扭力和分力,会影响实验效果,两力的大小相差较大. 围绕实验数据的误差研究和改进,让学生养成正确操作和使用仪器设备的习惯.虽然图像中相互作用的力大小相等、方向相反的规律得以清晰展现,但学生还是很难理解牛顿第三定律(两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上. ) 中的“总是”这两个字.为了更好地理解牛顿第三定律,再进行下面一系列的探究活动.实验二：运动中的物体之间的相互作用力学生会提出疑问,教师也可引导学生提出这样的问题:运动中的物体之间的相互作用力还是“大小相等、方向相反”的吗?利用DISLab ,学生很容易进行这个问题的探究.即让自己处于匀速运动或加速跑的运动状态,看“镜像显示”中的两条“力—时间”图线是否以x 轴呈上下对称. 学生通过实验会发现运动对两力“大小相等、方向相反”基本不构成影响,这说明了运动中的物体之间的相互作用同样遵循牛顿第三定律.实验三：物体相碰时的相互作用力两个运动的物体相碰时,它们之间的作用力的关系会是怎样的呢? 让两只力传感器的测钩正对,相互敲击,获得两条以x 轴呈上下对称的图形(如图3) .如果一个运动的物体去碰一个静止的物体,它们之间的作用力与反作用力还是不是“大小相等、方向相反”的? 为了探究这个问题,可引导学生设计这样的实验:将一只力传感器固定在铁架台上,另一只力传感器固定在小车上(确保两只力传感器在同一高度,测钩正对) . 给小车以不同的初速度,两只力传感器相碰时的力不同,实验结果如图4 所示. 质量大的物体去碰质量小的物体,它们之间的作用力与反作用力的关系又如何? 这就激起了学生的探究兴趣,拓宽实验探究范畴,学生会积极动脑思考,改进现有的实验装置,完成探究活动.实验四：前面所测的物体之间的作用力与反作用力,两个物体都是相互接触的. 如果是两块磁铁,它们之间的作用是怎样的? 让学生手拿两块磁铁,保持很短的一段距离,不管是两个相同的磁极靠近还是不同的磁极靠近,学生都能理解两磁铁之间的斥力或吸引力是相等的. 通过这个实验学生可能获得关于作用力和反作用力关系的正确答案,因为,学生自己两手握磁铁,亲身感受了吸引力或斥力. 在这里可定量的测量磁力. 在力传感器的测钩上固定好磁铁,保持两传感器的手柄平行,并保持适当的一段距离,慢慢靠近或分开两传感器(但两传感器不接触) 实验结果如图5 所示.磁铁间的相互作用也遵循牛顿第三定律,学生是很难理解的. 磁力这个问题可引发一系列的探究问题. 可向学生设置这样的问题情境:如果一个磁性较弱的磁铁与一个磁性强的磁铁相互作用,这时再问学生它们间的相互作用力时,学生的意见就会产生分歧,很多学生都认为磁力强的磁铁产生的作用力大. 我们再采用极限一点的实验,如用几枚回形针来代替磁性较弱的磁铁,结果又会怎样呢? 回形针的枚数会不会影响它和磁铁之间的作用力? 学生应用DISLab 对这些问题进行定量的科学探究,使学生清楚认识到牛顿第三定律中作用力和反作用力的大小总是相等的。

用DIS测定位移和速度实验目的：研究变速直线运动物体的s－t图，并从中求物体的位移和速度。

实验原理：v=s/t实验器材：小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。

实验过程：1．实验装置如图所示，将位移传感器的发射器固定在小车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使小车能做变速直线运动），将接收器与数据采集器相连，连接数据采集器与计算机。

2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定位移和速度”，界面如图所示。

3．点击“开始记录”，放开小车使其运动。

计算机界面的表格内，将出现小车的位移随时间变化的取样点数据，同时在s－t图中将出现对应的数据点，如图所示。

从点的走向可大致看出小车位移随时间变化的规律。

点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。

用DIS测变速直线运动的平均速度按照前述学生实验的步骤，使载有位移传感器发射器的小车做变速直线运动，获得如图所示的s－t 图。

点击“选择区域”，先后将AD、AC、AB选定为研究区域，观察实验界面下方速度窗口中显示的数值，并将数值填入表，这就是相应区域的平均速度。

注意事项：在测平均速度时应选用位移传感器，实验时轨道略有倾斜，让小车加速下滑从而得到相应的s-t图象。

然后点击不同的“选择区域”得到相应的平均速度值，可以发现选取不同的时间段得到的平均速度值往往是不同的。

增大轨道倾角并重复实验，可发现同样的时间段内的平均速度值会增大。

用DIS测定变速直线运动的瞬时速度实验过程1．实验装置如图所示，在小车的中心位置上固定挡光片，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的小车能够顺利通过并能挡光。

2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定瞬时速度”，界面如图。

3．点击“开始记录”，依次将与软件中Δs对应的挡光片固定在小车上，让小车从轨道的同一位置由静止开始下滑，记录下四次挡光的时间，DIS实时计算出小车通过光电门时的平均速度。

实验一：用DIS测量运动物体的位移和速度一、用DIS测位移和平均速度实验目的：研究变速直线运动物体的s-t图像，并从中求物体的位移和平均速度实验原理：斜面上小车从静止开始加速下滑，利用位移传感器记录小车的位移随时间变化的过程，通过DIS实验系统的专用软件，显示小车的位移随时间变化的曲线。

然后选择不同的研究区域，计算相应区域的平均速度。

实验器材：小车、1m长的轨道、DIS（位移传感器、数据采集器、计算机等）。

实验装置：实验步骤：1)连接如图：将位移传感器接收端固定在侧面固定板上，放在轨道高端，连接到数据采集器的二号口（注：位移传感器不能插在一号口上）；将位移传感器发射端固定到小车上，并使之与接收端基本正对。

2)双击图标，打开DAS程序，等待传感器自动连接，待变成，传感器就连接成功了。

单击“新课改实验”，双击实验条目“用DIS测定位移和速度”,进入实验界面。

3)将小车放到倾斜的轨道上，打开位移传感器发射端的电源开关，点击“”，放手让小车下滑。

4)当获得的s-t 图线如（图1）所示时，表明此次数据采集完成，点击“”，并关闭位移传感器发射端的电源开关。

图1 图25)点击“选择范围”按钮，以便在s-t 图线上选择研究区域。

把鼠标移到左侧y轴附近的“开始点选择线”，此时鼠标变形为手指。

单击并按住左键，拖拉选择线，选定研究区域的“开始点”；同样方法用右侧的“结束点选择线”，确定“结束点”。

此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内s-t 图线的初位移、末位移、时间差、速度的值，如（图2）。

如果选不同的区域，得到的速度基本一样，说明运动是匀速的。

6)点击“v-t 图像”，图像变为研究区域内s-t 图线对应的v-t 图线。

点击“选择范围”按钮，按步骤5在v-t 图线上选择“开始点”和“结束点”，此时在软件界面左下方的数据窗口中，即可显示出研究区域内v-t 图线的初速度、末速度、时间差、加速度的值。

7)点击软件窗口右下角“截取屏幕”按钮，可将当前实验结果以图像文件的形式保存下来，记录在电脑中。

图1-2一．直线运动（3）学号____姓名___________ 成绩________一、填空（34分）1．某大楼的楼梯和升降电梯位置如图所示，设每层楼高都相同，楼梯的倾斜角度为45 ，升降电梯的门向大门方向开，如果甲从大门进入后直接乘电梯到达三楼电梯口，乙从大门进入后沿楼梯走到三楼电梯口，则甲、乙两人的位移大小之比为＿＿＿＿＿＿，路程之比为＿＿＿＿＿＿。

2．某人从甲地沿直线出发10s 末到达距离100m 的乙地，立即返回，经2s 回到甲地，这段时间内他的平均速度为＿＿＿＿＿＿m/s ，平均速率为＿＿＿＿＿＿m/s 。

3．右图为用每隔1s 拍摄一次的频闪照相机拍摄的小轿车行驶的照片，小轿车的车身长约为5m ，由此可以估测出小车在1s 内发生的位移为＿＿＿＿＿m ，估算出小轿车行驶的平均速度约为＿＿＿＿＿m/s 。

4．足球以8m/s 的速度水平飞来，被运动员在0.02s 时间内以大小为12m/s 的速度水平踢回去，则在此过程中足球运动的加速度大小为＿＿＿＿＿m/s 2，方向与初速度＿＿＿＿（选填“相同”或“相反”）。

5．一物体做初速为零的匀加速直线运动，若前三段的位移之比为1:2:3，则时间之比为_____________，平均速度之比为________________。

6．一辆汽车从车站开出，由静止起做匀加速直线运动，它在第1s 内发生的位移是4m ，则它在第2s 内发生的位移是_________m ，它在前3s 内的平均速度是___________m/s 。

7．某物体做自由落体运动，它在第二个5s 内下落的高度为___________m ，下落第二个5m 所需时间为___________s 。

（g 取10m/s 2）8．某物体从足够高处开始做自由落体运动，已知它最后1s 内下落的距离为45m ，则其下落的总高度为___________m ，下落的总时间为___________s 。

（g 取10m/s 2）9．一列长为300m 的火车，以10m/s 的速度匀速前进，在列车车尾后方1500m 处，有一摩托车沿同方向追赶火车，要求在200s 内追上车头，则摩托车的速度至少为______m/s 。

D 现代实验技术——数字化信息系统（DIS）学习目标1．知道数字化信息系统（DIS），会用DIS测量运动物体的位移、平均速度和瞬时速度。

2．通过实验探究，学会利用DIS应用软件测定位移和平均速度，并经历探究瞬时速度的测量过程。

3．初步体验信息技术在物理测量中的优点，感悟其应用价值。

知识详解知识点一：数字化信息系统（DIS）1.测量的组成部分2.数字化信息系统（DIS）的基本结构3.DIS实验系统的使用用DIS实验系统的位移传感器测位移用DIS实验系统测速度例：“DIS”实验即“数字化信息系统”实验，以下四幅照片中“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是；“用DIS测定加速度”的实验装置图是（选填照片下对应的字母）答案：DC解析：“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是D．挡光片通过光电门平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度“用DIS测定加速度”的实验装置图是C．本实验采用了位移传感器，代替了打点计时器，用DIS可以测小车的加速度知识点二：探究实验1.用DIS研究变速直线运动的s-t图实验目的：研究变速直线运动物体的s-t图，并从中求物体的位移和速度。

实验器材：1m长的轨道、DIS（1）按图连接装置（2）开启电源，运行DIS应用软件（3）点击开始记录，获得数据点；点击“数据点连线”获得位移随时间变化的曲线。

2.用DIS测变速直线运动的平均速度在前面实验的基础上，点击“选择区域”，先后选定不同的区域，获得平均速度。

例：DIS是我们对数字化信息系统的简称．图形计算器实验系统是一种由、与图形计算器组合起来，共同完成对物理量测量的装置．这种装置的特点是，计算机辅助实验系统是一种将传感器、数据采集器和，组合起来，共同完成对物理量测量的装置，这种系统的特点是答案：传感器、数据采集器，器件轻小、便于携带、在野外也能使用，计算机，数据容量较大、像素多、屏幕大、图形清晰，能显示难以观察的过程，缺点是携带不便。

匀加速直线运动一、实验目的研究匀加速直线运动的规律，观察匀加速直线运动的s－t图线特征。

二、实验器材朗威DISLab（位移传感器：发射和接收，数据采集器）、计算机、DISLab力学轨道及配套小车等附件。

三、实验原理：物体做变速直线运动时，如果运动轨迹是开口向上的抛物线，即为匀加速直线运动。

四、实验内容与步骤（1）将位移传感器接收器接入数据采集器，并固定在力学轨道的高端（如图1）；图1实验装置图(2)将位移传感器发射端与轨道小车固定在一起，调节轨道一段的高度，使小车在轨道上的运动为匀加速。

调整位移接收、发射端的位置，使其基本正对；（3）打开“朗威DISLabV5.0”通用扩展软件软件，打开“组合图线”窗口，点击“添加”，选择X轴为“时间”，Y轴为“位移”；（4）打开位移传感器发射端的电源开关，给小车一个初速度，让小车自轨道的高端下滑，得到“s－t”（位移与时间）图线（如图2）；图2（5）选择有效区段（如图3），点击“线性拟合”，可见所选区域s－t图线与二次拟合图线完全重合（如图4），标明在匀加速直线运动时位移与时间为二次函数关系。

图3图4五、课件使用说明1、在本实验的课件里点击“实验装置”按钮，将出现如图5所示的实验实物装置图。

图5 匀加速直线运动实验装置（1）点击“仪器”按钮，课件中将出现各个仪器的名称，如图6所示，教师在这里可以介绍各个仪器的用途。

图5 匀加速直线运动实验仪器 图6 位移传感器放大图（2）点击“仪器”按钮后，在其右边有一个灰白的“继续”按钮，连续点击将出现位移传感器（发射、接收）的放大图，如图6所示。

（3）点击“原理”按钮，课件中将简单介绍本实验的原理，实验时要将导轨倾斜，才能保证小车在导轨上做的是匀速直线运动。

位移传感器的发射端固定在小车上，接收端固定在导轨的顶端，实验时将小车由静止开始释放，由位移传感器记录小车运动过程中各个时刻所对应的位移，从而获得小车做匀速直线运动的S -t 图。