DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳行銀

摘 要： 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教育現(xiàn)代化進(jìn)展中已逐漸不能滿足學(xué)生發(fā)展的需求，局限于課堂、書(shū)本，不能很好鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、數(shù)據(jù)處理能力，也不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。新教育形勢(shì)下，DIS實(shí)驗(yàn)便應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞： DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)即數(shù)字化信息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、傳感器、教學(xué)軟件等組成，相對(duì)于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有著諸多優(yōu)勢(shì)，如速度快，精度高，輸出信號(hào)便于傳輸、轉(zhuǎn)換、顯示、處理，能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的測(cè)量各種物理量，還能測(cè)出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器無(wú)法測(cè)量的物理量，如磁傳感器能測(cè)量磁體及電流周圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度等，不僅如此，DIS有著不同的數(shù)據(jù)處理方法，因此能培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力和創(chuàng)新能力。由此可見(jiàn)，DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用顯得異常重要。以下我將列舉出DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的幾個(gè)實(shí)際例子。

一、物體運(yùn)動(dòng)

要描述物體運(yùn)動(dòng)必須有物體的位移信息和相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是固定好刻度尺讀取位移，還要利用停表記錄時(shí)間，這樣過(guò)多的人為主觀因素給實(shí)驗(yàn)造成較大的誤差，特別是時(shí)間記錄誤差更大，如研究速度的變化實(shí)驗(yàn)中，通常是測(cè)量出前半程和后半程的路程，以及各自所用的時(shí)間，再來(lái)算出前后速度的變化，該實(shí)驗(yàn)最大的可能誤差就在于時(shí)間的測(cè)量，而且只有兩組數(shù)據(jù)，而改用DIS試驗(yàn)系統(tǒng)后，利用位移傳感器研究物體的運(yùn)動(dòng)可以把每一時(shí)刻的位移和時(shí)間點(diǎn)一一記錄下來(lái)，時(shí)間與位移的數(shù)據(jù)相應(yīng)性非?？煽浚浅Ｓ行У販p小誤差，之后對(duì)數(shù)據(jù)組進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以得出任意間隔內(nèi)的速度大小，更精確地說(shuō)明速度變化。除此之外，還能利用DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)描述出運(yùn)動(dòng)的圖像，而不用再像以往取點(diǎn)描點(diǎn)，不僅節(jié)約了大量時(shí)間，而且對(duì)學(xué)生理解勻速、變速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)更有利。

二、聲音

聲音的特性包含了響度、音調(diào)、音色，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是利用音叉彈開(kāi)乒乓球的幅度大致比較出響度與振幅的關(guān)系，而音調(diào)的本質(zhì)卻難以借助實(shí)驗(yàn)描述出來(lái)。DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)利用聲音傳感器捕捉聲信號(hào)，通過(guò)圖像描述出來(lái)，聲波的圖像一目了然，更生動(dòng)地描述了聲音的本質(zhì)，再通過(guò)比多次強(qiáng)弱不同的聲音，形象生動(dòng)地總結(jié)出聲音的響度與振幅的關(guān)系，而通過(guò)對(duì)波形的分析，音調(diào)與頻率的關(guān)系則更清晰。如果通過(guò)男生、女生的聲音進(jìn)行對(duì)比分析，則不僅能說(shuō)明男生女生在聲音響度、音調(diào)上的區(qū)辨，還能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可謂一舉多得。除此之外，通過(guò)DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還能很好地描述出樂(lè)音和噪聲的區(qū)別。

三、力

傳統(tǒng)教學(xué)中經(jīng)常用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量力的大小，通常受到精度、讀數(shù)的影響，由于彈簧測(cè)力計(jì)本身的構(gòu)造，因此會(huì)受所測(cè)量力的方向限制。相對(duì)于彈簧測(cè)力計(jì)而言，力傳感器不僅可以一鍵調(diào)零、自動(dòng)讀數(shù)，在精度值方面更是無(wú)可挑剔，而且可任性測(cè)量各方向的力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中作用尤為明顯。

在作用力與反作用力實(shí)驗(yàn)中，以往都是通過(guò)兩根彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)拉說(shuō)明作用力與反作用力的關(guān)系，但由于彈簧秤精度太低、兩根彈簧秤不等值、無(wú)法動(dòng)態(tài)比較“等時(shí)性”等限制，結(jié)論的說(shuō)服力大打折扣。

通過(guò)DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，可以給予學(xué)生三方面很直觀的感受：

1.發(fā)現(xiàn)作用力與反作用力的大小方向的關(guān)系。

2.體會(huì)出的大小關(guān)系的“同時(shí)”。

3.體會(huì)出作用力與反作用力“總是”大小相等。

在探究杠桿的平衡條件的實(shí)驗(yàn)中，往往是提出多種猜想后，再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)得出數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，但在傳統(tǒng)教學(xué)中，如果對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析往往要花費(fèi)大量時(shí)間，結(jié)果造成課堂時(shí)間安排的失調(diào)。而對(duì)于DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理，在輸入原始數(shù)據(jù)后就會(huì)自動(dòng)處理，節(jié)約了大量課堂寶貴時(shí)間。

DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力不僅如此，在九年級(jí)物