现代实验技术——数字化信息系统学习教案

1、会计学1第一页，共21页。实验实验 教室的体积是多少，请同教室的体积是多少，请同学们动手测量学们动手测量(cling)(cling)一下？一下？ 需要哪些工具，应该如何需要哪些工具，应该如何测量测量(cling)(cling)？第1页/共21页第二页，共21页。用传统测量工具测量物理量的体会是什么？用传统测量工具测量物理量的体会是什么？你觉得在测量过程中有些哪些你觉得在测量过程中有些哪些(nxi)困难？困难？ 用刻度尺测量(cling)距离靠人眼观察、手工记录，操作耗时费力，测量(cling)精度较低，效率不高，实时测量(cling)有一定的困难。有没有更好的测量(cling)工具呢？第2页/

2、共21页第三页，共21页。 这种超声波测距仪实际是应用了数字化信息技术，它集探测、记录、运算、显示于一体。数字化信息系统强大的数据处理能力(nngl)及实时显示功能给物理量的测量带来了重大变化。超声波测距仪 中学物理课程(kchng)中引入了 数字化信息系统（简称DIS），第3页/共21页第四页，共21页。什么是什么是DISDIS呢？呢？它的基本结构它的基本结构(jigu)(jigu)是什么？是什么？各器件的功能是什么？各器件的功能是什么？1 1、DISDIS的含义的含义(hny)(hny)及及DISDIS的结构的结构下面简单介绍下面简单介绍(jisho)如何用现代技术手段做物理实验。如何用现

3、代技术手段做物理实验。第4页/共21页第五页，共21页。什么什么(shn me)(shn me)是是DISDIS呢？呢？（1）DIS： 是是Digital Information System的缩的缩写，意为数字化信息系统。利用现代信息写，意为数字化信息系统。利用现代信息技术进行技术进行(jnxng)实验研究，我们称做实验研究，我们称做DIS实验。实验。 第5页/共21页第六页，共21页。（2 2）DISDIS：是由：是由“传感器数据采集器传感器数据采集器计算机（装有实验计算机（装有实验(shyn)(shyn)软件包）软件包）”构构成的新型实验成的新型实验(shyn)(shyn)系统。系统。（

4、3 3）DISDIS的系统的系统(xtng)(xtng)框图框图研究对象研究对象(duxing)传感器传感器数据采集器数据采集器计计算机算机DIS的基本结构是什么？的基本结构是什么？第6页/共21页第七页，共21页。（3 3）DISDIS的系统的系统(xtng)(xtng)框图框图研究对象研究对象传感器传感器可测力、位移、速度、可测力、位移、速度、温度、电压等物理量，将物理量转化温度、电压等物理量，将物理量转化为电信号。为电信号。数据采集器数据采集器将由传感器采集到将由传感器采集到的各种电信号处理后输入计算机。的各种电信号处理后输入计算机。计算机计算机计算机将由采集器输入计算机将由采集器输入的

5、信号通过的信号通过(tnggu)软件进行分析软件进行分析处理之后，显示在其屏幕上。处理之后，显示在其屏幕上。DIS各器件的功能各器件的功能(gngnng)是什么？是什么？第7页/共21页第八页，共21页。应用示例：练习使用应用示例：练习使用DISDIS实验目的实验目的(md)(md)：熟悉：熟悉DISDIS的使用方法，了的使用方法，了解解 位移传感器的性能位移传感器的性能实验器材：实验器材：DISDIS（位移传感器、数据采集（位移传感器、数据采集 器、计算机等）；刻度尺。器、计算机等）；刻度尺。实验装置：如图实验装置：如图2、怎样(znyng)使用DIS？第8页/共21页第九页，共21页。实验

6、步骤：（1）将位移传感器与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连构成DIS实验系统。（2）开启数据采集器电源和位移传感器发射器部分的电源后，打开教材专用软件，点击(din j)实验条目上的“练习使用DIS位移传感器”。（3）将位移传感器的发射器与接收器相对放置，点击(din j)开始记录，观察计算机界面上的数据变化，并与刻度尺的测量结果进行比较。（4）改变接收器和发射器的相对位置，测量其可测的最大、最小距离，及测量范围并将实验结果填入表格中。第9页/共21页第十页，共21页。位移传感器的测量范围位移传感器的测量范围最大距离（cm）最小范围（cm）可测角度范围第10页/共21页第十一页，共21页

7、。 你觉得使用刻度尺测量与用位移传感器测量过程中有哪些(nxi)异同？相同处：任何相同处：任何(rnh)测量都有三个组成部测量都有三个组成部分。分。探测器探测器被 测 对被 测 对象象不同处：传统实验仪器精度较低、误差较大、可重复性较差。DIS具备“实时(sh sh)实验”功能，数据采集、处理和分析都由计算机完成，测量时间省、精度高，误差小，传统实验和数字化实验的整合代表了新物理实验改革的方向。记录，处理和显示记录，处理和显示第11页/共21页第十二页，共21页。探索研究探索研究(ynji)(ynji)（DISDIS实验）实验）1 1、用、用DISDIS研究变速研究变速(bin s)(bin

8、s)直线运直线运动的动的s-ts-t图图实验目的：研究变速实验目的：研究变速(bin s)(bin s)直线直线运动物体运动物体 的的s-ts-t图，并从中求物体图，并从中求物体 的位移和速度的位移和速度实验器材：实验器材：1m1m长的轨道、长的轨道、DISDIS第12页/共21页第十三页，共21页。探索研究探索研究(ynji)(ynji)（DISDIS实验）实验）实验过程实验过程(guchng)(guchng)：1 1、按图连接装置、按图连接装置2 2、开启电源，运行、开启电源，运行DISDIS应用软件应用软件3 3、点击开始记录，获得数据点；、点击开始记录，获得数据点；点击点击“数据点连线

9、数据点连线”获得位移获得位移(wiy)(wiy)随时间变化的曲线。随时间变化的曲线。第13页/共21页第十四页，共21页。探索研究探索研究(ynji)(ynji)（DISDIS实验）实验）2、用DIS测变速(bin s)直线运动的平均速度在前面实验的基础上，点击在前面实验的基础上，点击“选择区域选择区域”，先后，先后(xinhu)选定不同的区域，获得选定不同的区域，获得平均速度平均速度研究区域平均速度v/ms-1ADACAB 两点间的水平距离是时间两点间的水平距离是时间t t两点间两点间的竖直距离就是位移的竖直距离就是位移s s，s/s/t t就是平就是平均速度，均速度，从得出的结果从得出的结

10、果看出看出不同位移不同不同位移不同时间内的平均速度时间内的平均速度往往是往往是不同的不同的。第14页/共21页第十五页，共21页。探索探索(tn su)(tn su)研究（研究（DISDIS实验实验）3 3、用、用DISDIS实验测变速实验测变速(bin s)(bin s)直线运动的瞬时速直线运动的瞬时速度度我们是如何理解瞬时速度我们是如何理解瞬时速度(shn sh s d)的？的？能否测出瞬时速度能否测出瞬时速度(shn sh s d)呢？呢？ 某位置（或某时刻）的瞬时速度，就是无限逼近该位置或该时刻附近的位移（或时间）内的平均速度。第15页/共21页第十六页，共21页。探索研究探索研究(y

11、nji)(ynji)（DISDIS实验）实验）实验原理实验原理 在实验探究中选取物体运动过程中的在实验探究中选取物体运动过程中的某一段运动轨迹，并测量该段轨迹的平均某一段运动轨迹，并测量该段轨迹的平均速度速度。不断。不断(bdun)(bdun)减小轨迹的长度，减小轨迹的长度，就是求出越来越短的位移（或时间）内的就是求出越来越短的位移（或时间）内的平均速度，从而求出运动轨迹上某点（或平均速度，从而求出运动轨迹上某点（或某时刻）的瞬时速度。应用光电门传感器某时刻）的瞬时速度。应用光电门传感器获得不同挡光片的挡光时间，从而得到挡获得不同挡光片的挡光时间，从而得到挡光片宽度不断光片宽度不断(bdun)

12、(bdun)减小时的速度值，减小时的速度值，这个速度值越来越趋近小车通过光电门所这个速度值越来越趋近小车通过光电门所在位置的速度。在位置的速度。第16页/共21页第十七页，共21页。探索研究探索研究(ynji)(ynji)（DISDIS实验）实验）实验器材：小车、轨道、光电门传感器， 不同(b tn)宽度的挡光片实验(shyn)过程：(阅读课本）实验小结：实验小结：实验的过程体现了一种极限的思想。步骤一：实验装置步骤一：实验装置步骤二：开启电源步骤二：开启电源步骤三：点击步骤三：点击“开始记录开始记录”第17页/共21页第十八页，共21页。1、DIS的主要(zhyo)组成部分分别是_、_以及_三部分。2、按照练习使用“DIS”的要求，把下图中的位移传感器、数据(shj)采集器和计算机用线相连。传感器传感器数据分析器数据分析器计算机计算机第18页/共21页第十九页，共21页。3 3、用、用DISDIS研究物体的运研究物体的运动动s-ts-t图，得到如图所示图，得到如图所示的图象，从图中可知小的图象，从图中可知小车的运动方向是车的运动方向是_(_(选填选填“靠近靠近”或或“远离远离”)”)位移传感器位移传感器的接受器。图上的接受器。