数字化物理实验演示

实验日期：2008.6.3实验名称：数字化信息技术及其运用实验目的：借助“朗威Longwill ”，用单摆测量重力加速度，并演示单摆的等时性。

实验仪器“朗威Longwill ”微机辅助高级中学物理实验系统，微机，单摆，通电螺线圈实验原理1． 用单摆测量重力加速度如图1所示，细线下面系着一个匀质小球，以θ角左右摆动。

单摆的周期是gl T π2=，其中l 是摆线的长度(包括了小球的半径)，g 是当地的重力加速度。

将单摆的周期公式变换可得到重力加速度的公式为，224Tlg π=实验步骤(1)将单摆探头接入主控机的第二输入端。

(2) 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。

(3) 运行软件，设置计时方式为“时刻—隔次”。

(4) 摆动单摆，按“开始”键，观察光电门工作是否正常。

(5) 当光电门正常工作，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。

(6) 按“数据记录”，记录各组测量数据。

将“变量一”记为2T ，将“变量一”中的全部数据复制到“变量二”中且从第二行开始；在表达式一中输入123T T T -=，表示单摆的周期，按回车即得到数据；在表达式二中输入2^824.02^1416.343T g ⨯⨯=，表示重力加速度，按回车即得到数据。

(7) 最后点击“数据计算”就得到实验结果。

结果和讨论表1是摆长为82.4cm(包括了小球的半径)时记录的数据。

周期 (s ) 重力加速度 (2/s m ) 周期 (s ) 重力加速度 (2/s m ) 周期 (s ) 重力加速度 (2/s m ) 周期 (s ) 重力加速度 (2/s m ) 1.690211.387021.689411.397811.689611.395111.689211.40051.688 11.41672 1.6872 11.42755 1.6856 11.44925 1.6848 11.46013 1.69 11.38971 1.6892 11.4005 1.6884 11.41131 1.6888 11.4059 1.6876 11.42213 1.687 11.43026 1.6864 11.43839 1.6852 11.45469 1.690411.384321.689411.397811.688811.40591.68811.41672表1最后得到单摆测得的重力加速度为：4347.11=g 2/s m 。

随着技术越来越好，我们教授物理学的方式正在发生变化。

我们看到
许多使用数字材料在中学教授物理的酷新思想。

这个案例研究是研究
数字工具如何能够帮助物理教学更好。

我们认为使用数字工具可以让
教学物理更加容易，让学生更加有趣。

这个研究将给我们一个很好的
视角，数字材料如何能对我们的教学方式和学生的学习水平产生很大
的影响。

让我们用数码化妆来爵士乐来教授物理学！图片如下：学生潜入虚拟实验和模拟中，将复杂的物理理论带入生命。

凭借多媒体的力量，他
们可以观看视瓶和动画，让学习物理学成为爆炸。

这些数字工具不仅
仅是用来展示的，它们让学生们能够成为科学的调查员，进行实验，
并自行分析数据。

跟无聊的教科书说再见，跟一个激动人心，互动的
学习经历打声招呼，把物理课变成最终的冒险！
数字化物理教学的夜舞与上线评台和教育应用的拥抱相互交织。

这些
充满魅力的评台和应用程序展现出许多奇妙的功能，提供即时反馈，
设计个性化的学习道路，并解开合作学习机会。

在这里，教师是术士，伤害任务和评估，进行成形评估，并给予其弟子有针对性的支持。

上
线评台是一个结合和互动的领域，学生们编织了协作和互动学习的挂毯，就像宇宙芭蕾舞中的天体。

通过利用这些数字资源，教师将自己的教学策略推广到最大程度，从而激发出一种使学生学习的光辉感。

数字化物理实验与案例数字化学物理实验是指利用计算机和相关软件技术，通过模拟和仿真等方法进行的一种虚拟实验。

它可以在计算机上模拟各种实验环境和条件，进行物理实验过程的模拟和数据分析，以及对实验结果的预测和解释。

实验名称一：弹簧振子的周期与质量关系实验实验目的：验证弹簧振子的周期与质量之间的关系，并探究其物理规律。

实验步骤：1.在计算机上打开相应的数字化化学物理实验软件，进入弹簧振子实验界面。

2.准备弹簧、质量块和计时器等实验装置，并将其安装在模拟实验界面中。

3.调整质量块的质量和弹簧的劲度系数，设置实验参数。

4.点击开始按钮，启动实验过程的模拟。

5.记录实验过程中弹簧振子的周期，并将数据保存到计算机中。

6.根据实验数据，绘制周期与质量之间的关系曲线。

7.分析实验结果，验证周期与质量之间的关系，并解释其物理规律。

该案例通过数字化实验软件模拟了弹簧振子的实验过程，可以根据不同的质量和劲度系数设置实验参数，并记录实验数据。

通过分析实验数据，可以得出周期与质量之间的关系曲线，并验证其物理规律。

数字化化学物理实验的优势：1.可以在虚拟环境中进行实验，避免了实际实验过程中的安全隐患。

2.节省实验材料和设备成本，方便实验教学资源的共享和传播。

3.可以进行多次重复实验，提高实验结果的可靠性和准确性。

4.可以对实验参数进行灵活调整，探究不同条件下的实验现象和规律。

5.提供了直观的实验界面和数据分析工具，方便实验数据的记录和处理。

总之，数字化化学物理实验为学生提供了一个便捷、安全和高效的实验学习平台，能够加深对物理规律的理解和掌握。

实验名称二：光的折射与反射实验实验目的：通过模拟实验验证光的折射定律和反射定律，并探究其物理规律。

实验步骤：1.打开数字化物理实验软件，在光的折射与反射实验界面中设置实验参数。

2.准备一束光源、玻璃板、三棱镜等实验装置，并将其安装在模拟实验界面中。

3.调整光源的位置和角度，设置入射光线的方向和强度。

验证阿基米德原理实验阿基米德原理是初中物理浮力部分的重点。

人教版教材中对验证阿基米德原理的验证是：用弹簧测力计测出重物的重力；再将重物浸入溢水杯中，读出弹簧测力计示数，同时会在溢水杯水嘴下方的小烧杯中得到溢出的水；称得溢出的水的重力与两次弹簧测力计示数的变化相同，则得到阿基米德原理。

为得到连续的排开液体的体积变化，更直观地找到浮力与排开液体重力之间的关系。

本实验将利用实验室中的焦利氏秤和力学传感器设计实验，通过数据采集，以图像形式呈现在计算机上，直观地找到浸入液体中的物体所受浮力与物体所排开液体的重力的大小关系，进而验证阿基米德原理。

【实验目的】：利用实验室的焦利氏秤、力学传感器、电子天平和自制仪器设计实验验证物体所受浮力等于其排开液体的重力这一原理。

【实验仪器】：焦利氏秤、铁架台（两个）、PASCO力学传感器两个、自制溢水杯、纸杯、多通道数据采集器、计算机、滑轮、重物【实验原理】：根据阿基米德原理，浸入液体中的物体所受浮力等于物体所排开液体的重力，所以当物体浸入液体中时，排开的液体会通过溢水杯滴到纸杯中，勾住重物的力学传感器和勾住纸杯的传感器因为浮力的产生和排水量的增加会发生相应的变化，从而在计算机上呈现出数据变化曲线。

【实验步骤】：1.按照实验装置图正确连接实验仪器，在自制溢水杯中加入水，使水面与吸管上端口平齐。

2.打开计算机桌面的“DataStudio”软件，进入数据采集界面。

3.将力学传感器归零，设置勾住重物的力学传感器为推力正，勾住纸杯的力学传感器为拉力正。

点击“启动”，通过调节旋钮，来控制焦利氏秤的标尺向下移动，直至重物将要接触溢水杯壁时，停止调节旋钮，点击界面上的“停止”。

4.将焦利氏秤换成由铁架台和滑轮组装成的支架，如图二所示，重新建立实验活动，将力学传感器归零，设置勾住重物的力学传感器为推力正，勾住纸杯的力学传感器为拉力正。

点击“启动”，用手拉动绕过滑轮的线的一端，使重物下降，直至重物将要接触溢水杯壁时，停止调节旋钮，点击界面上的“停止”。

教法学法♦i’此if #学参考第50卷第4期2021年4月基于数字化的物理实验教学研究—以“机械能守恒定律”为例张石晶(通化市第一中学校吉林通化134001)文章编号：l 〇〇2-218X (2021)04-0022-02中图分类号：G 632. 41文献标识码：B摘要：对数字化信息系统构造与原理进行了分析，利用现代信息技术对物理实验课堂教学设计进行研究，推动物理 实验向数字化发展，促进教学方式、学习方式、师生互动的改变，实现物理实验与信息技术的有机结合，构建高效率、高 质量的实验课堂。

数字化环境下的物理实验教学，有助于学生理解、掌握物理知识，使学生把握现代科技与物理之间 的联系，推动学生的全面发展。

关键词：数字化信息系统；物理实验；教学设计数字化信息系统已渗透并应用于教育领域，数字化物理实验紧随数字时代孕育而生，课堂教学活动也 体现出数字化特征。

数字化环境下的物理实验课堂 是多元化、信息化、高效率的课堂，实现物理实验与信 息系统的有机结合，促成物理学习走向深度。

一、数字化信息系统的构造与原理 数字化信息实验系统分为图像计算器与计算机 辅助两大类，两大类型实验系统的核心存在差异，分 别为图形计算器与计算机系统，但都由实验仪器、传 感器以及数据采集器组成，旨在获取精度较高的物理 数据。

数字化信息实验系统的构成如图1所示。

由图1可知，甄选实验系统通常依据数据采集器 处理信息（传感器传输而来）的需求。

计算机系统分 为硬件与软件两类，其中计算机软件被广泛地应用于 中学物理实验。

通过专业软件处理数据采集器输人 的信号，并呈现于屏幕上，这无疑为推动物理实验趋 向于数字化、智能化的推手，也是满足“重视信息技术 与教育改革影响”的外显。

二、数字化环境下物理实验教学设计研究 新课程背景下，实验课堂中教师与学生的地位发 生了显著变化.数字化物理实验课堂更强调突出学生被测对象数字化实验需要数化 方法测得的“物理量”教据采集器 处理传感器传输而来的信息, 并以数字（图像）形式呈现于数字（图像）屏幕传感器据采集器图良的信息将测量信息转化为电信号.他形式的信息输出图像计算器 (计算机系统）显示采集器处理后的图像（教字>图1的主体地位，教师是学生学习活动的指导者、参与者、 点拨者，促成学生对物理知识的理解与掌握。

传感器与数字化实验漳州二中刘建明教学目标：1、进一步熟悉探究室里的各种仪器和计算机软件。

2、学会组装简单的实验装置。

3、通过简单的探究实验，了解数字化实验的探究过程。

什么是传感器？狭义的定义：能够将外界的非电信号，按一定规律转换成电信号输出的器件或装置。

数字化信息系统（Digital Information System）DIS＝各种传感器＋采集器＋计算机和软件实验重力大小与质量的关系实验目的探究重力的大小与质量的关系。

实验原理在地球上同一地点，物体所受的重力与其质量成正比（G=mg）。

另外，不同纬度和高度下，重力加速度不同。

实验器材计算机，力传感器，数据采集器，数据线，铁架台，勾码若干等。

实验装置图图 9-1实验步骤1、按照实验装置图，将力传感器接入数据采集器，然后将采集器与计算机连接，再将力传感器固定牢；2、点击校准力传感器：①选择力传感器，点击校准；②输入当前对应真实值0，点击校准，按提示依次点击确定、确定、退出；3、打开实验系统软件，选择，点击进入实验平台；4、点击在其中选择模板，点击输入变量名m，名称质量，选择变量，点击增加；5、在力传感器下端挂一个勾码，点击开始记录数据；6、依次增加勾码数量，并记录数据；7、观察分析实验结果。

实验结果图9-2 重力-质量变化关系图由实验结果图9-2可以看到，重力-质量的变化关系满足一元一次函数关系（G=m*g），因此可以得出结论：在地球上同一地点，物体所受的重力与其质量成正比。

做一做图9-2为重力与质量的关系图，点击选中实验数据，点击，选择下拉菜单中的，拟合线的斜率（k1）就是当地重力加速度的值。

实验验证胡克定律实验目的验证胡克定律，探究弹簧弹力与伸长量的关系。

实验原理胡克定律（Hooke's law），又译为虎克定律，是力学弹性理论中的一条基本定律，表述为：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。

满足胡克定律的材料称为线弹性或胡克型（英文Hookean）材料。

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。