【数字化实验室的应用研究】朗威数字化实验室

基于朗威DISLab自制教具探究阿基米德原理用日常生活中常见的材料制成阿基米德原理演示仪，并引进朗威智能信息采集系统，仪器易于操作，精确度高，能获取连续的多组数据，同一组仪器可以进行浮力的一系列实验，不需要重新设计仪器，实现数据的即时处理与直观呈现，方便省时，在真实实验的基础上实现了信息技術与物理实验教学的整合[1]。

一、实验系统介绍（一）朗威智能信息采集系统的简介DIS是英文Digital Information System （数字化信息系统）的缩写。

DISLab 是数字化信息系统实验室的简称。

朗威智能信息采集系统包含传感器、探头、数据采集器和“朗威物理”软件，其中软件包括专用软件和通用软件，它们共同构成了基于数据实时采集和实时处理的完整的现代化实验教学平台。

它集物理量测量、智能化数据分析、数据记录和自动控制等功能于一体，实现了对物理实验的实时控制及对实验数据的自动化采集和处理。

（二）自制阿基米德原理演示仪1.升降台的制作升降台是将两个针管用塑料管连通，一个里面装满水并排空空气，通过推拉其中一个针管中的活塞推动另一个针管中的活塞达到灵活、连续升降的目的。

2.阿基米德原理教具制作用铝管制成的支架，横杆长25.2cm，竖杆高50.0cm。

升降杆是用橡胶棒制成的，与升降台原理基本一样，都是通过推拉针管来调节高度，不同的是使用升降杆时将一个力传感器固定在升降杆上，另外一个力传感器固定在一个竖杆上，支架是可拆卸的。

二、利用朗威DISLab与自制阿基米德原理演示仪的实验过程实验仪器：朗威数字化信息系统、自制升降台、溢水杯、小桶、重物。

第一步：将两个力传感器插入数据采集器的两个通道中，再将数据采集器连接在电脑上，打开朗威数字化信息系统的通用软件，打开“计算表格”然后，设置变量“Fx”。

第二步：将小桶挂在I号力传感器上，对应变量F1，现在给溢水杯中倒液体直至有液体向外溢出，然后对两个力传感器进行调零（调零后小桶自身的重力以及桶中液体的重力对实验结果将不会造成影响）。

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QUCS（Quite Universal Circuit Simulator)电路仿真软件
可在qucs.sourceforge/index.html下载 直流模拟，交流模拟，散射参数模拟，谐
波平衡分析模拟，噪声分析模拟等，完全可 以满足物理学电子专业学生自主学习的需要。
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教学中的应用方式一
⑴作为学生预习或者复习电学实验一种工具。 普通物理实验——“惠斯登电桥”
自由及开源软件在物理教育中 应用的初步探讨
吴肖 廖文 杨友源 2019年8月
摘要
本论文不但介绍了自由及开源软件的 起源和概念，还对它们在教育中应用的 优势及局限性进行了探讨。此外，我们 更对自由及开源软件如何在物理教育中 发挥有效的应用进行了具体的举例说明。
1
自由及开源软件介绍
﹡自由及开源软件(Free and Open source software) 是一种提供用户使用的自由和公开源代码的软件， 它允许任何人自由的运行、拷贝、扩散以及修改和 完善 自由及开源软件的概念首先由美国麻省理工学 院(M．IT)的理查德．斯托曼(Richard Stallman)于 八十年代中后期提出，他认为自由及开源软件是全 人类共同的财富，应该自由传播。此后，他成立了 第一个自由及开源软件组织一一自由软件基金会 (GNU)，并拟订了一份公用版权法律文本(通用公共 许可证)，对自由及开源软件进行了界定。
频率比为2：3 相位差为pi/3
频率比为9：11 相位差为pi
结论
从近期各文献关于信息技术在科学或物理教育上的研究和以上三个自由 及开源软件在物理教学中的应用例子，我们可再一进步肯定和引证自由及 开源软件有着巨大的应用潜力：
⑴自由及开源软件在其功能上并不逊于商业软件，而且比大多数商业软件 小巧。例如Scilab是与Matlab类似的科学计算软件，Matlab可实现的大多 数功能Scilab都能实现。但Matlab非常庞大，对硬件的要求也较高，价格 极为昂贵。相比之下，Scilab具有明显的优势。

朗威数字化信息系统实验室的研究和思考摘要：社会发展日新月异，各行各业的数字化和信息化程度越来越高，对人的能力发展提出更多方面的要求，比如：借助各种手段使用各种工具收集信息的能力；对各类信息进行分类、比较、分析和综合等方面的能力。

这些要求使作为高中的基础教育也要相应的做出改革和适应，所以数字化信息化的教学方式不断被引入各学科的课堂教学中，所以应用朗威数字化信息系统就是大环境发展的一个方向。

关键字：数字化；朗威；应用Abstract：The society develops rapidly and digital and information degree is more and more high.There are more demands for human’s development og abilities,such as the ability of collecting information and classification, comparison, analysis and synthesis. These requirements as the foundation of high school education also have to reform and adapt to it..Then the digital way of teaching have been used in the classrooms.,so using DISLab is a direction of the development.Keywords:Digital；DISLab；application前言：目前世界各国都对信息技术与中学学科课程整合给予了极大的关注. 例如美国著名的“2061”计划就提出了信息技术与各学科相整合的思想, 倡导具体课程与现代技术的结合, 以提高学习的质量和效率. 我国2003 年颁布的《普通高中物理课程标准》中对此也作了强调:“重视将信息技术应用到物理实验室, 加快中学生物理实验软件的开发和应用, 诸如通过计算机实时测量、处理实验数据, 分析实验结果等. ”1DISLab就是在这样的背景下被开发和引入到中。

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上海市中小学数字化实验系统研发中心 山东省远大网络多媒体有限责任公司
朗威®DISLab
实验实例
43、水在加热过程中的温度曲线…………………….…………………………………………P50 44、液体蒸发使温度下降………………………………………………………………………P50 45、摩擦做功使温度升高………………………………………………………………………P51 46、气体压缩温度升高…………………………………………………………………………P52 47、红外线热效应………………………………………………………………………………P52 48、热辐射研究…………………………………………………………………………………P53 49、热传导………………………………………………………………………………………P55 50、水的冷却规律………………………………………………………………………………P56 51、热胀冷缩……………………………………………………………………………………P57 52、固体熔化时温度的变化规律………………………………………………………………P57 53、沸点与压强的关系…………………………………………………………………………P58 54、液体内部压强………………………………………………………………………………P59 55、阿基米德定律………………………………………………………………………………P60 56、玻意耳定律…………………………………………………………………………………P61 57、查理定律……………………………………………………………………………………P62 58、串联电路中电流的规律……………………………………………………………………P63 59、并联电路中电流的规律……………………………………………………………………P64 60、串联电路中电压的规律……………………………………………………………………P64 61、电流的热效应与电阻的关系………………………………………………………………P65 62、电容充放电与串并联………………………………………………………………………P66 63、欧姆定律……………………………………………………………………………………P67 64、导体的伏安特性……………………………………………………………………………P69 65、伏安法测金属丝的电阻率…………………………………………………………………P70 66、伏安法测电池的电动势和内阻……………………………………………………………P70 67、补偿法测量电池电动势……………………………………………………………………P71 68、研究电源的输出功率与电源效率…………………………………………………………P72 69、描绘小灯泡的伏安特性曲线………………………………………………………………P73 70、小电机的伏安特性曲线……………………………………………………………………P75 71、分压与限流电路……………………………………………………………………………P76 72、恒压源 恒流源……………………………………………………………………………P77 73、伏安法测电阻……………………………………………………….……………………...P78 74、复杂电路分析（一、二）………………………………………….………………………P79 75、用磁传感器研究地球磁场…………………………………………………………………P80 76、通电螺线管的磁感强度测量………………………………………………………………P81 77、匀强磁场研究………………………………………………………………………………P82 78、通电螺线管的磁感强度与电流的关系……………………………………………………P83 79、直线电流的磁场……………………………………………………………………………P84 80、安培力测量…………………………………………………………………………………P85 81、用单匝线圈研究电磁感应现象……………………………………………………………P86 82、楞次定律……………………………………………………………………………………P87 83、法拉第电磁感应定律………………………………………………………………………P87 84、电磁阻尼……………………………………………………………………………………P88 85、微弱磁通量变化时的感生电流……………………………………………………………P89 86、用磁传感器测量转速………………………………………………………………………P90 87、自感现象……………………………………………………………………………………P91

（2）数据采集器朗威DISLab数据采集器与计算机以串行方式通信，采用四路并行输入，可同时接插四种传感器。

数据采集器四个输入口的序号由左至右依次为1、2、3、4，与数据通道序列号相对应。

（3）朗威DISLab软件朗威DISLab软件由以下三大功能模块组成：物理量显示、数据记录与计算、坐标绘图及图线分析。

物理量显示：接入传感器后，软件会自动打开该传感器对应的窗口，显示出该传感器所属的数据通道序号、类别、物理量量程及单位。

数据记录与计算：当某一通道接入传感器后，通过朗威DISLab软件主界面上的“计算表格”窗口，弹出该传感器所测物理量的代码和通道序号，并自动建立记录数据的空格列，然后采用自动或手动的方式记录所测实验收据，记录完毕输入相应的计算公式，就可获得实验结果。

坐标绘图及图线分析：利用朗威DISLab软件主界面上的“坐标绘图”窗口，可针对直接来自传感器或取自计算表格的数据绘制相应的数据曲线，还可对获得的数据曲线做进一步的分析和处理，如多种拟合、求导等。

【实验内容】1．如图所以将单摆光电门放置于单摆的平衡位置，使摆线挡光而不是摆球挡光。

2．运行专用软件，设置计时方式为“时刻—隔次”。

3．摆动单摆，按“开始”键，观察光电门工作是否正常。

4．如光电门正常工作，使单摆小振幅摆动，再按“开始”键开始测量。

测量多组数据后停止测量。

5．按“数据记录”把数据记录到表格中进行数据分析，并得出结果。

【实验数据及处理】从上面可以看出来由公式可求出加速度g的值，其中摆长与小球的半径之和L = 0.796 m，由数据处理可得，加速度g = 9.846m/s2 ,与金华重力加速度的值相比比较符合.从上面的数据中t2-t1都是1.78上下浮动.说明单摆的等时性.【实验感想】通过本次实验熟悉了高中物理实验的基本内容。

熟练掌握了仪器的基本使用，研究了仪器的基本结构。

在实验过程中仍然碰到了一些问题，但是通过这些实验，使我明白了要为学生演示实验，使需要十倍于一般的理解和十倍的认识。

浓度对化学反应速率影响的一种实验创新摘要：《化学反应原理》教材中用来验证浓度对反应速率影响的实验药品使用酸性高锰酸钾溶液与不同浓度的草酸溶液反应，笔者在研究中发现了一些不妥之处。

文章主要针对这些缺点，结合朗威数字化信息系统实验室的色度传感器做了一个数字化的验证实验，并提出用溴水与葡萄糖为反应物的实验探究。

关键词：浓度反应速率实验创新朗威色度传感器化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的一个物理量。

在其众多影响因素中，浓度是一个十分重要的外因。

许多教材设计采用草酸与酸性高锰酸钾溶液反应的实验，来考察该因素的影响：通过观察高锰酸钾溶液颜色的褪色，测量反应时间，从而定量地比较出浓度因素的影响，同时还可以计算反应速率。

但笔者在亲身实践中发现，不同浓度的高锰酸钾和草酸的反应中存在两个不利因素：1.物质色彩干扰：大学教材《定量分析化学简明教程》[1]中提到：酸性高锰酸钾与草酸反应过程中，MnO4-将被还原为Mn3+、Mn4+和Mn2+分别呈橙红色、棕黄色、肉色。

故溶液在反应过程中会呈现不同颜色变化。

因此高锰酸钾溶液褪色判断可能因人而异。

可能出现计时误差。

当然这个影响不会太大；2.颠覆性的干扰:该反应可能存在一些异常现象。

当使用酸浓度太高或者高锰酸钾浓度太大的时候，加入草酸后，草酸浓度小的反而先褪色。

如此则颠覆了这个实验的结论。

基于以上原因，笔者认为这个实验不适于用来验证浓度对化学反应速率的影响。

创新性实验设计1反应的选择那么要设计采用什么反应来验证更为合适呢？笔者通过文献查阅和实验验证，参考美国化学教材《CHEMISTRY》[2]使用甲酸和溴水的反应，其原理是：HCOOH+Br2→2HBr+CO2↑（1）考虑到甲酸属于危险化学品，不利于进行学生实验；虽然溴也是危险化学品，但高中化学考试说明中明确规定萃取和分液是必做实验的第一个实验。

因此笔者设计将甲酸改为葡萄糖，采用不同浓度的葡萄糖溶液与一定浓度的溴水反应来设计验证实验。

浅谈数字化实验室在化学中的应用化学是一门实验科学，化学实验作为化学课程的重要组成，对于培养学生的思维能力具有特殊的价值，它使化学知识与实验中的思维能力培养得到和谐的统一。

随着科学的发展和时代的进步，越来越多的新科技、新材料被应用到化学研究中来，在化学实验教学中，绿色化学、微量化学的理念不断深入人心，新方法层出不穷，大大地丰富了实验教学的手段。

数字化实验正是在这样的环境下出现的一种新的实验手段，是化学实验的有益补充。

一、数字化实验的内涵界定及其构成数字化实验是基于传感器技术的数字化实验设备和计算机等数字化设备的使用，并通过图像、刻度、表格、视频等多种形式来动态地显示化学变化或物理现象的整个过程，能对变化过程的数据进行直观、形象的处理的实验方法。

数字化实验设备从输入、接收、转化、处理并输出，主要包括这么几类设备： 1.信息收集装置主要为各类传感器：如氧气浓度传感器、二氧化碳浓度传感器等气体浓度传感器；pH传感器（其实质为H+浓度传感器）；温度传感器；力传感器；光电门等运动传感器。

通过这些传感器的使用，对实验过程需要测量的物理量进行数据采集，并通过内置的芯片，将信息从模拟信号转化成电信号。

2.数据接收传输装置数据采集装置将不同传感器中获得的电信号转化成数字信号并将其传输到实验的处理终端。

其作用就是将各种信息汇总转化并编译的过程，使之适合于各种数据处理装置，为进一步储存和处理信息做准备。

3.数据处理装置主要为个人计算机或手持式微机、智能手机（理论上只要有相应软件的支持，任何有计算能力的设备都可以），将得到的信息在相应的应用软件上进行储存、处理，并能通过多种形式使之呈现。

二、数字化实验的发展现状随着现代信息技术的发展，各种数字化设备在生产和生活中被广泛的使用，技术不断进步，且这些设备的生产成本亦不断降低，为学校课堂开展数字化实验创造了良好条件。

而且在当今的学校教育中，计算机的教学和使用越来越普遍，广大的中小学生对计算机的使用也非常熟悉，对数字化实验在计算机平台上的操作必然能非常快速地掌握，对于广大的师生而言，计算机的操作并不是障碍。

图9 电源的整流滤波电路
图10 不同的负载电阻整流后的输出波形
SCILAB科学计算软件
下载。 Scilab内含大量各类的数学函数、统计函数、 线性代数处理、矩阵处理、多项式计算、积 分微分、二十多类数学难题或方程式的求解。 另外，它亦提供约70项信号处理的过滤、采 样及转换等方法。它主要有三个功能：数值 计算、计算结果可视化以及图形化动态模型 仿真。这三个功能在物理教学中有着广泛的 应用
数值计算
利用Scilab计算出不同初始条件下单摆的 角度与角速度，并绘制出不同扰动系数下 单摆在相空间的轨迹图，以观察从有序到 混沌的变化过程。
扰动系数m=0
扰动系数m=0.17
扰动系数m=4.89
计算结果可视化
利用Scilab计算表征干涉光强的矩阵，并将其 作为颜色索引向量，绘制出牛顿环的干涉图像， 实现数据的可视化。
教学中的应用方式二
⑵用于老师进行电子电路等课程的教学 一种电子电路的画图工具。其模拟结果呈 现物理规律。在QUCS的网站上有许多已经 做好的例子，可供老师下载直接教学之用。
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教学中的应用方式三
⑶用于学生自主设计开发电路。学生在自行 设计一些电路时，QUCS可以立即反馈设计 电路的实验结果，帮助学生在最短时间内判 断电路的正确与否。
谢谢！请多指教
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教学中的应用方式一
⑴作为学生预习或者复习电学实验一种工具。 普通物理实验——“惠斯登电桥”
参数设定：Param=Rmeasure Start=100 ohm ;Stop=1kohm;point=100 Param=Rbranch; Start=500 ohm;Stop=1.5kohm,point=3
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自由及开源软件的杰出代表

朗威®数字化信息系统实验室——DISLab
用户手册
欢迎使用朗威®DISLab 愿我们共同开启实验教学的数字化时代
朗威®数字化信息系统实验室
Llongwill® Digital Information System Laboratory
V5.0 用户手册
（第二次修订版）
上海市中小学数字化实验系统研发中心 山东省远大网络多媒体有限责任公司 2005 年 9 月
二、DISLab 的安装使用……………………………………………………….……….…P10 1、硬件………………………………………………………………….……………P10 2、软件………………………………………………………………….……………P10
三、DISLab 教材专用软件及其实验应用.………………………………………………P11 1、研究匀速直线运动………………………………………………….……………P11 2、瞬时速度的测定………………………………………………….………………P12 3、从 v-t 图求加速度…………………………………………………….…..………P13 4、斜面上力的分解 …………………………………………….…………………P14 5、牛顿第二定律 ……………………………………………….…………………P14 6、超重失重 …………………………………………………….…………………P16 7、力的相互作用 ……………………………………………………….…………P17 8、弹簧振子的振动图像 ……………………………………….…………………P17 9、声振动图像 ………………………………………………….…………………P18 10、动能大小的比较…………………………………………………………. ……P19 11、动能势能转化……………………………………………. ………...………….P21 12、向心力研究……………………………………………………….…...…….…P22 13、气体压强与体积的关系………………………………………….……...…….P23 14、气体压强与温度的关系………………………………………….……...…….P24 15、摩擦做功使温度升高…………………………………………….……...…….P25 16、小灯泡的 U-I 曲线描述.............................................. ……...............................P26 17、磁感应强度的测定……………………………………………….……..……..P27 18、微弱磁通量变化时的感生电流………………………………….……..……..P28 19、单缝衍射中的光强分布规律…………………………………….……..……..P28 20、G-M 计数器应用………………………………………….……………..……..P29 21、DISLab 电子天平…………………………………………………….…...……P31

教学中的应用方式二
▪ ⑵用于老师进行电子电路等课程的教学 一种电子电路的画图工具。其模拟结果呈
现物理规律。在QUCS的网站上有许多已经 做好的例子，可供老师下载直接教学之用。
12
教学中的应用方式三
▪ ⑶用于学生自主设计开发电路。学生在自行 设计一些电路时，QUCS可以立即反馈设计 电路的实验结果，帮助学生在最短时间内判 断电路的正确与否。
频率比为2：3 相位差为pi/3
频率比为9：11 相位差为pi
结论
从近期各文献关于信息技术在科学或物理教育上的研究和以上三个自由 及开源软件在物理教学中的应用例子，我们可再一进步肯定和引证自由及 开源软件有着巨大的应用潜力： ▪ ⑴自由及开源软件在其功能上并不逊于商业软件，而且比大多数商业软件 小巧。例如Scilab是与Matlab类似的科学计算软件，Matlab可实现的大多 数功能Scilab都能实现。但Matlab非常庞大，对硬件的要求也较高，价格 极为昂贵。相比之下，Scilab具有明显的优势。 ▪ ⑵自由及开源软件设计比较具有人性化，操作起来非常的简单，Praat和 QUCS都非常地简单易学，用起来得心应手，所以很容易在学生中得到推 广。另外由于软件参与设计的人多，其缺点可得到迅速地反馈，升级也比 较迅速。
频率相差大约2Hz的两个音叉 8
实验三
观察共振波形，测试共振效果。选用 两个频率相同的音叉a，b，敲打a音叉使 其发声，随后握住a音叉使其停止振动， Praat采集的波形为
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QUCS（Quite Universal Circuit Simulator)电路仿真软件
可在/index.html 下载 直流模拟，交流模拟，散射参数模拟，谐 波平衡分析模拟，噪声分析模拟等，完全可 以满足物理学电子专业学生自主学习的需要。

数字化实验室的优越性及在实验教学中的应用论文数字化实验室的优越性及在实验教学中的应用论文关键词：数字化实验教学优越性摘要：随着信息技术的飞速发展，数字化实验作为一种新型实验教学方法，对传统实验教学的变革起到了积极的影响。

笔者结合本校数字化实验室的发展，对数字化实验室在中学实验教学中的应用及数字化实验的优越性，数字化实验与传统实验的关系方面做了论述。

数字化实验是在传统实验技术的基础上引入了计算机技术。

随着计算机技术的发展，数字化实验技术也得到了飞速发展，成为传统实验室技术向现代化、数字化发展的方向。

数字化实验室作为一种新型的实验手段，在新课程改革背景下破土而出。

数字化实验室既是对传统实验教学的有效补充，又是传统实验教学的延伸。

我校在物理、化学、生物、地理四个学科中装备了数字化实验室，其中的数字化设备包括高级数据采集(在平板电脑中加装数据采集卡)和传感器。

一、数字化实验室的优越性数字化实验是在传统实验技术的基础上，应用传感器技术，将传统实验中的信息数字化并传送到计算机，由专用软件处理后，通过图像、表格、视频等多种形式来动态地显示出来。

能使学生观察到化学变化的整个过程，能对变化过程进行直观、形象处理的实验方法。

在一定程度上将化学反应过程中微观世界通过数据与图表展现出来，揭示其中的科学规律。

根据我校数字化实验室使用过程来看，数字化实验具有如下特点。

1.数字化实验室具有开放性。

根据教学的实际需要，数字化实验室既可用于演示实验（配合投影设备），也可进行分组实验；既可课堂教学使用，也可用于综合实践活动。

其中最适合于综合实践活动，利用高级数据采集器的特点，可以到家庭、田野、工厂做实验。

因此，数字化实验室是一个开放性的实验平台，无论在教学内容还是教学方式上都具有开放性。

例如，测定污水中的酸碱度。

传统的实验方法是到各点取样，送回实验室分析，这样即费时又费力。

而数字化实验就可以直接带上设备到各点测定，数据由电脑分析后通过无线网络发回，可以方便地汇总数据。

中学物理实验报告实验名称数字化（DIS）实验研究班级姓名学号实验日期 2013/4/28 同组人一、实验目的1、熟悉DIS的使用方法，熟练DIS的操作步骤要领；2、明确DIS实验的原理，能够感知实验的设计过程；3、参与DIS的操作过程，获得实验的体会；4、在实验过程中探讨教学方法，提高自己的教学技能；二、实验过程实验一：摩擦力（1）实验器材朗威®DISLab数据采集器、力传感器、配重块、摩擦力实验器、计算机、砝码、弹簧测力计。

（2）实验操作1、将力传感器接入数据采集器，并与摩擦力实验器相连。

2、点击教材专用软件主界面上的实验条目“用DIS研究摩擦力与哪些因素有关”，打开该软件。

3、点击“开始记录”，对传感器进行软件调零。

4、选择摩擦力大的滑块，打开摩擦力实验器电动机电源开关，使滑块下底板在电动机的牵引下由静止状态变为匀速运动状态过程，点击“停止记录”，观察实验曲线。

5、选择100g的滑块，重复上述操作，得到滑动摩擦力与时间的关系。

6、将实验获得的f-t图线置于显示区域中间，点击“选择区域”，选择需要研究的一段f-t图线即可得到相应的摩擦力数值。

7、在100g滑块上添加不同质量的砝码，重复实验后得到一组摩擦力数据。

8、点击“Ff-Fn图像”，得到一组数据点，对数据点进行“直线拟合”，总结摩擦力与正压力的关系。

（3）实验数据（最大砝码由静止变匀速）（“选择区域”相应摩擦力数值）图26-1 研究摩擦力与哪（一组不同质量砝码摩擦力数据）由实验数据可知：摩擦力随着正压力的变大而变大，所以摩擦力与正压力成正比实验二：气体压强与体积的关系及烛光光强的测定（1）实验目的1、了解气体压强与体积的关系；2、研究烛光的光强。

（2）实验原理在使用“cd ”（坎德拉）作为光强单位之前，“烛光”曾经作为光强度的标准计量单位被使用多年。

探照灯、照明弹等都以“××万烛光”来说明其亮度。

尽管我们日常使用的蜡烛与定义“烛光”时使用的蜡烛不同，但探究一下其发光强度是有一定意义的。

浅谈利用朗威数字化实验系统对高中物理实验的拓展简阳市阳安中学课题组周浦良摘要从实验仪器、实验原理、实验目的三个角度论述运用朗威数字化实验系统对物理实验进行拓展，提出从多个角度对物理实验进行拓展研究是探索数字化实验系统与物理课程整合的有效途径之一。

关键词数字信息化实验系统物理实验物理实验拓展物理实验教学是物理教学的主要内容和手段，是培养学生科学素质和提高学生分析物理问题能力的有效途径。

信息化、数字化是二十一世纪的重要标志，是当今世界经济和社会发展的大趋势，以网络技术和多媒体技术为核心的数字化信息技术已成为拓展人类思维的创造性工具。

在基础物理教学领域，数字化数字化信息技术与物理课程的整合日益成为人们关注的焦点，并获得了丰富的理论与实践的成果。

一、问题提出的背景1、数字化数字化信息技术与物理课程的整合的意义数字化数字化信息技术与课程整合的内涵要求运用数字化信息技术作为工具，使课程内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式实现全新的变革，促进教学过程中的各个要素和环节实现全面优化。

目前，数字化信息技术与物理课程整合的方式主要有三种：以传感器的方式进入物理教学的实验领域；以仿真模拟的方式进入物理教学的思维领域；以网络通信的方式进入物理教学的交流沟通领域。

将数字化信息技术有效融合于物理教学过程来营造一种新型的教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学的方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来，使学生的创新精神和实践能力的培养真正落到实处。

2、数字化实验系统与物理课程整合的优势数字化实验系统是一种全新的软硬件一体化的实验系统，它具有多类型的传感器、多通道的数据采集器、多样化的自主操控平台以及强大的函数图像处理系统，实现了实验手段数字化、测量呈现实时化、现象规律可视化、操作测量简单化，在真实实验的基础上实现了数字化信息技术与物理实验教学的整合，在延续传统的同时超越传统。

新课改理念的载体——朗威®数字化信息系统实验室（DISLab）介绍提要：◆朗威®DISLab由上海市中小学数字化实验系统研发中心（由上海市教委教研室、上海市风华中学、山东省远大网络多媒体有限责任公司三方联合组成）研发、监制，拥有深厚的教学科研背景，绝非单纯的商业行为；◆朗威®DISLab是为新课标中学理科教材量身定做的数字化实验仪器，以信息技术与课程教材整合为基础，以推动学生学习方式改变为目标，已被编入多家新课标物理教材并被写入上海市课程标准，具备行业标准的影响力；◆朗威®DISLab先后通过了山东省教育厅科技成果鉴定、教育部新产品新技术鉴定和上海市教委的课程教材鉴定，经历了政府部门组织的、长期、系统的使用验证，在全国的用户数量遥遥领先，积累了大量的使用经验；◆朗威®DISLab具有完全独立知识产权，该产品形成专利11项，并获得科技部中小企业创新基金重点支持。

不断的技术进步为教育改革提供了可靠的物质保证。

产品五年更新五代，目前推出的5.0系列具有国际一流水平，并由专门针对物理教学扩展为全方位支持理化生实验；◆朗威®DISLab的研发参与方兼生产商——山东省远大网络多媒体有限责任公司系中国教学仪器行业协会会员单位、高新技术企业，已通过“双软”认证。

公司背靠知名高校、扎根教育事业，心无旁骛、专心致志，以强烈的社会责任感和使命感为公司发展的原动力。

公司精干高效、勤奋敬业、注重长远、锐意进取，具有与教育教研、装备供应部门长期合作的经验，经营业绩显著，近期先后在上海浦东新区、卢湾区、北京市西城区和青岛市中标政府采购大单，累计中标额近600万元。

一、新课改之于理科实验教学目前，随着新课程标准的实施及新课标教材在全国各省市开始试点，国家新一轮课程教材改革已经正式启动。

此次课改的重要标志，就是倡导信息技术与学科教学整合，强调从教学要求出发，突出信息技术作为功能倍增器的作用，并通过信息技术工具的使用，实现改变教师教学方式和学生学习方式、培养学生创造性学习和发展性学习的课改目的。

第３ Ｏ卷 第 ９ 期
２１ ０ ０年 ９月
物 理 实 验
ＰＨ ＹＳＩ ＣＳ ＥＸＰＥＲ Ｉ ＥＮ ＴＡ Ｔ Ｉ Ｍ ＯＮ
Ｖｏ ． Ｏ １３
ＮＯ ９ ．
Ｓｅ ．， ０１ ｐ ２ ０
朗 威 数 字 化 信 息 系统 实 验 室 Ｖ ． ６ ０位 移 传 感 器 的 局 限性
据导人 Ｅ ｃｌ处理 得 出结 果 ， 实 验结 果 与实 际 ｘ ｅ， 但
２． ５Ｏ
４５ Ｏ ．据发 现 ：） １ 速度 的变化 无规 律 ， 些 数 据显 示 增 量 为 负数 ．这 不符 合 匀 有
值 差 异 较 大 ， 明 朗 威 数 字 化 信 息 系 统 实 验 室 说
平， 计算 机 ． ２ １ 将实 验数据 导入 Ｅ ｃｌ 理得 出的 结果 ． ｘｅ 处
理的， 由于实验 过程 中存在 着空气 的阻力等 因素 ， 测 出 的重力 加 速 度 应该 比 ｇ 小 才 符 合规 律 ．出 。
现这 样错 误起 先 笔者 怀 疑是 操 作 中人 为造 成 的 ，
Ｈ 高度 在 １Ｉ ｎ左右．实 验数 据见表 １ ．
收 稿 日期 １０ ００ —７ ２ １ —３１
作者简介 ： 张步元 （９ ５ ， ， １ ６ 一）男 浙江湖州人 ， 埭溪 中学一级教师 ， 学士 ， 事高中物理教学工作 从
第 ９期
张 步 元 ： 威 数 字 化 信 息 系统 实 验 室 Ｖ ． 朗 ６ ０位 移 传 感 器 的局 限性
２ ３
数据 中任 意选其 １ ， 组 如表 ２所 示．
表 ２ 水 平轨 道 采 样 间隔 时 间 ０ ０ 测 量 和 计 算 的 数 据 ． ２ｓ
中 图分 类 号 ： ６ ３ ７ Ｇ ３． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ５４ ４ （ ０ ０ ０ —０ ２０ １ ０ — ６ ２ ２ １ ） ９０ ２ — ２

数字化信息系统在化学实验教学的应用在中学化学实验教学中引入DIS实验系统，正确认识DIS 实验的优缺点，扬长避短合理开发应用DIS技术的化学创新实验，与传统化学实验优势互补有机融合。

以DIS促进实验教学的育人功能，促进学生分析问题和解决问题能力的提升。

：数字化信息系统；化学实验；创新数字化信息系统（DigitalInformationSystem，简称DIS）由传感器、数字采集器、计算机和应用软件组成。

随着现代实验技术的革新与发展，DIS越来越多地应用于实验教学之中。

DIS是在实验数据的采集、传输和预处理方面采用传感器和数字电路等技术，实验数据上传至计算机，由特定的软件加以计算、处理，最终得出实验结果的新型实验教学体系[1]。

传感器可以实时记录下温度、PH值、压强、电流、电压、电导率、气体浓度等物理量，并将其转化成电信号；数据采集器将传感器采集的电信号处理后输入计算机；计算机将采集器输入的信号通过软件分析后显示出来，或根据用户需求输出表示各物理量相互关系的数字曲线图。

DIS实现了数据采集、处理、分析实时完成，提高了实验的精度和效率。

各种传感器可以组合使用，以满足实验的个性化设置需求。

有调查数据显示，南京已有66.4%的学校建立了DIS实验室，有14.3%的学校建立了两个DIS实验室，这说明DIS实验正逐步受到重视。

[2]以DIS及DIS实验为在中国知网检索，发表的文献数量逐年上升，而且中学相关研究数量呈明显上升趋势，DIS实验正以其快速、精确、高效等优势成为当前中学实验教学研究中的一个热点问题。

本文对数字化信息系统在中学化学实验教学中的应用进行探讨。

一、应用DIS进行中学实验教学的优缺点DIS实验的实施为实验学科教学提供了新的手段和方法，对发展学生主体性、创造性、培养学生创新精神和实践能力都有着重要意义。

[3]应用DIS进行中学实验教学有以下优点：第一，拓展探究的深度。

在中学大量的定性实验中引入定量实验，让学生学会应用DIS技术进行量化实验，从感性认识上升到理性认识，将对实验现象的关注转到对现象本质的研究。

物理数字化实验室方案1概述数字化实验室一般由传感器、数据采集器、计算机及相关数据处理软件等构成的测量、采集、处理设备和与之配套的相应的实验仪器装备组成的实验室。

数字化实验室是信息技术与传统实验课程整合的重要载体。

基于传感器的计算机实时数据采集和基于计算机数据处理软件的计算机建模和图象分析等技术是开展物理探究教学的两大技术支撑，也是物理实验面向现代化，提升实验档次，加速实现物理教学向国际接轨的一条途径。

在现行的课程改革中，科学探究不仅被作为重要的理念强调，还被列入了课程目标和内容标准之中。

但新课程实验教学中，发现依靠传统实验仪器是比较难达到这一目标的。

于是，“信息技术与学科教学整合”这一理念就越来越被大家所认可和接受。

而数字化实验可以让学生使用相关实验工具，特别是信息技术工具进行认知学习和探索研究，既提高了学生的实验操作技能，又提高了他们的自主探究能力，培养了他们搜集信息的素养等，达到了课改目标。

可以说，数字化实验是信息技术与学科教学整合这一理念可靠的物质载体。

数字化探究实验系统，在业内也被称作“数字化信息实验系统”（Digital Information System），简称“DIS”，在教育部颁布的装备标准中被称为“计算机数据采集处理系统”或“物理/生物/化学实验微机接口及辅助教学系统”，不管哪种叫法，都是计算机信息技术应用到理科实验中去的一种现代化实验装置或叫媒介,它分为三个部分:传感器，它主要负责前段实验量的采集，形成模拟电信号；数据采集器，它主要负责把传感器的模拟电信号转换成数字信号并与计算机进行通信；软件，它主要负责数据信号的显示、处理与分析等。

另外，该产品还配套实验指导书、小配件及一部分专用的实验辅助器材。

2数字化实验室的优势数字化实验系统具有强大的信息处理能力，可以实时、高效处理各种数据，可以实现连网互通，具有便捷的交互功能。

而传统的实验手段存在着误差大、数据采集慢，有的物理量无法直接测量、读数不方便等问题，更为重要的是数据处理手工完成，效率低，误差大。