“闭合电路外电阻与其所消耗功率的关系”
的DIS实验研究
欧阳国陆新课程标准要求：物理课程必须与信息技术整合，构建信息技术的平台，建立数字化信息系统（Digtal Information System,简称DIS）实验室；充分运用教学软件和计算机网络，实现信息共享和互动交流，增强信息化环境下自主学习的意识和能力。
将DIS实验引入课堂教学，不仅是实验教学方式的一种变化，更是课改教学理念的贯彻和落实；本文通过“闭合电路外电阻与其所消耗功率的关系”的DIS实验的分析和研究，旨在探索DIS实验给我们的教学带来的变化，试图尽快掌握DIS实验的教学规律。
一·问题的提出
“闭合电路外电阻与其所消耗功率的关系”是高中《物理》选修3-1中恒定电流一章的内容，教学中如果用理论推导其关系学生很难接受；用传统的实验教学，学生记录数据时需用到电流表与电压表把数据一个一个记录下来显得冗长而繁琐，且产生的误差较大；用DIS实验来做如何呢？下面我们就让学生做“闭合电路外电阻与其所消耗功率的关系”的DIS实验，并就DIS实验中出现的问题做一些简单的研究，旨在探索DIS实验给我们的教学带来的变化。
二·实验研究
实验目的: 验证电源输出功率与外电阻的关系
实验原理: 电源输出功率与外电阻的关系为
当Rr时，输出功率P 随R而减小；P-R图线是一条曲线。
实验仪器: 电源、变阻箱、电键、导线若干、电压和电流传感器、数据采集器、计算机。
实验装置如图1所示。
图1
实验步骤：（1）按照图1连接好电路并接入计算机；
（2）将变阻箱调到最大，闭合电键；
（3）点击“教材专用软件”---“电源输出功率与外电阻的关系”，进入计算机的界面；
（4）点击“开始记录”，记录电压和电流数据
（5）改变变阻箱的阻值，记录电阻不同时的电压和电流数据；
（6）点击“P-R绘图”得出图线，分析图线，总结电源输出功率与外电阻的关系。
实验注意事项：（1）闭合电键前，阻值应调至最大；
（2）改变阻值后记录数据要快，并且读完数据立即断开电键；
（3）读数要尽量准确。
实验结论：根据实验由计算机进行数据处理得到的P-R图线
如图2所示图2
从而验证了电源输出功率与外电阻的关系。
实验结果的分析讨论：由于P=UI，电阻可由R=U/I计算得到，由此，P与R的关系归结为R两端电压与电流的关系。而电压与电流均可由传感器测出，电阻R的变化可用手动调节来完成（如图1）。为了得到尽可能多的连续且差距不大的数据，可选择隔0.2秒自动记录数据，直接分析所得数据，对偏差很大的数据进行自动取舍，然后进行绘图，于是便得到Pm与R的
关系图（如图2），由该图可观察到功率P有最大值，当R当R>r时，输出功率P随R而减小；从而在一定程度上验证了理论研究。
此实验亦可用传统实验来做，相比可发现还需较多步骤，首先在记录数据时需用到电流表与电压表（如图3），把数据一个一个记录下来，与DIS实验系统的一步到位相比，显得冗长而繁琐，且产生的误差较大（传统实验用眼用手，而DIS自动记录，电源供电时间长了，内阻会变大从而引起误差，P-R图线峰值不准确且曲线会向右移）。因此用DIS实验测量所得到的结论更精确、科学、可信。另外，在绘图时，电脑的自动性所显示出来的方便也是一目了然的。
图3
三·DIS实验的启示
通过传统实验和DIS实验的分析研究，我们得出以下几点启示：
(1)DIS实验提高了学生的学习兴趣。DIS实验是基于计算
机的软硬件技术，使信息技术与物理教学整合的实验技
术平台，由于使用了传感器和计算机，使物理量的测量
更加精确，数据的处理更加方便快捷，实验过程更加简
洁，实验结果更加明了，DIS实验使学生更容易理解实
验原理和物理规律，提高了学生对物理实验和物理学习
的兴趣。
(2)DIS实验优化了实验过程。与传统实验相比，学生在做
DIS实验时，用在测量数据、分析处理数据的时间减少
了（由计算机完成），学生从繁琐的仪器操作和数据处
理中解脱出来，有更多的时间和精力去发现问题和解决
问题。例如上面实验中出现的问题的分析和解决，都是
由学生自己设计、自己动手实验、比较分析得出的。这
样充分地挖掘了学生的潜能，有效地培养了学生的创新
精神和创新能力，DIS实验使学生很好地实现自主探究
学习，同时使物理教学更具有探究性，师生互动性更强。
(3)DIS实验为学生提供了很好的交流合作平台。通过前面
的实践，我们发现做DIS实验时，人与计算机的交流，学生与学生间的交流更加频繁，很多问题是通过同学间
的共同研究、分工协助、互相合作、探索而得到解决的，DIS实验为学生优化学习方式、学会学习、科学探究、实践体验和合作交流提供了空间和时间。
总之，DIS实验依靠先进的信息技术，给我们的物理教学注入了新鲜血液，为课改理念的落实提供了很好的技术平台，我们在教学中应该不断探索、实践总结规律。
