應用DISLab輔助力學實驗教學

陳芹花 吳志斌

【摘 要】隨著全國大面積實施新高考改革的推進，社會對物理的重視程度和要求也相應提高。本文就應用DISLab實驗系統(tǒng)在《摩擦力》中的教學中的應用作一簡單論述，并以此拋磚引玉，以點帶面，希望為傳統(tǒng)的物理實驗教學注入新的血液，為學生的學習方式帶來愉悅的改變。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；傳感器；科學探究；物理實驗

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1671-8437（2019）10-0159-02

1 引言

在魯科版《普通高中課程標準實驗教科書物理1》中指出[1]，學習高中物理，特別要注意學習過程與方法，注重提高自己提出問題并解決問題的能力。

物理是一門實驗學科，實驗在物理教學中有著無可置疑的重要地位。在課堂教學中，教師的角色是“導學、助學”。學生在教師指導下，經(jīng)過“自學自研、互學互研”而獲取知識，提升能力，學會創(chuàng)新。而教師有時則可以借用DISLab技術(shù)展示質(zhì)疑，討論生成，拓展延伸，嘗試探索適宜新高考的教學模式。

2 DISLab簡介

DISLab是Digital Information System三個詞的縮寫，是“數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗室”的簡稱，它是一種用于實時采集數(shù)據(jù)的智能化系統(tǒng)。DISLab的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機”，以一系列傳感器替代了傳統(tǒng)的測量儀器，能夠完成力、熱、聲、光、電、位移、磁感強度、輻射、等多種物理量數(shù)據(jù)的采集[2]。

3 DISLab在課堂演示實驗中的應用

中學物理實驗教學可分為課堂演示實驗和學生分組實驗兩個部分。在這些教學中，有些力學實驗現(xiàn)象比較抽象，很多是受限于傳統(tǒng)的實驗儀器，使一些物理現(xiàn)象在教師做演示時不能夠直觀呈現(xiàn)，阻礙了學生對物理規(guī)律的理解，甚至會因此而失去了對物理的興趣，從而造成了教學中的一個難點。大量成功的實驗教學表明，把生活中平常的物理現(xiàn)象展現(xiàn)在學生的可視化范圍內(nèi)，會讓學生更容易體驗成功。

本節(jié)課上筆者先用朗威DISLab系統(tǒng)進行模擬。利用力傳感器，學生可以看到當物體被迅速往上拉時，物體對懸線的瞬間拉力的大小可以清晰地顯示出來。物理實驗課堂應是一個動眼觀察、動腦思考、動手實踐的過程。因而在實驗教學中，可以大大提高利用DISLab對傳統(tǒng)實驗進行“再挖掘”，開發(fā)其教育潛能，提高利用DISLab的實效性。

實例分析：滑動摩擦力大小與什么因素有關(guān)？

本實驗是依據(jù)“二力平衡”來探究滑動摩擦力的大小隨壓力、接觸面的粗糙程度的變化規(guī)律。所以，在實驗教學前應設制一個情境，讓學生學會猜想與假設。我們可以做個簡單的演示實驗，如圖1，在同一平面上托動不同大小的木塊，需要的水平力是不一樣的，引導學生得出滑動摩擦力與正壓力有關(guān)；接著在粗糙程度不一樣的平面上拉動同一物塊，需要的水平力也是不一樣的，同樣使學生得出滑動摩擦力與接觸面的粗糙程度有關(guān)。再根據(jù)這個假設，與學生一起設計實驗方案。整個實驗過程均要體現(xiàn)老師主導、學生主體的地位。顯然在實驗過程中讓木塊做勻速直線運動且要控制木塊勻速的時候還要去讀數(shù)是難以實現(xiàn)的，假如木塊不是做勻速直線運動，該時刻彈簧測力計的示數(shù)就與木塊所受滑動摩擦力的大小不相等。對此，課堂上可以引導學生嘗試改進傳統(tǒng)實驗。

首先，解決學生實驗過程中的讀數(shù)問題，就是利用DISLab中的力的傳感器來代替彈簧測力計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電腦里顯示的圖像抖動的也很厲害，這說明在拉傳感器時其力量變化不均勻，此時就不能形象直觀的證明滑動摩擦力的大小，特別是由靜止到滑動的轉(zhuǎn)折點處還是無法反映出最大靜摩擦力和滑動摩擦力的大小的關(guān)系；當學生陷入思考中時，教師又可以引導他們調(diào)換原先實驗的順序，把拉動與木塊連接的力傳感器換成拉動與木塊接觸的木板，同時固定力傳感器（如圖1），通過分析該過程的木塊受力情況可知，不管木板在拉動過程中做加速還是減速運動，木塊所受到的摩擦力都是滑動摩擦力，且不受木板的運動情況的影響，由于木塊和力傳感器是固定的，即對地而言木塊是靜止的。則由“二力平衡”可知，其力的傳感器對木塊的拉力就等于木塊的摩擦力。

經(jīng)過以上的改進結(jié)果發(fā)現(xiàn)圖像基本可以清楚的反映出最大靜摩擦力和滑動摩擦力的大小的關(guān)系（如圖2）。學生在此引導下均能出現(xiàn)該圖像，這大大的增加了他們探究的信心，課堂的氣氛也因此而更加的活躍。

由上述實驗可見，DISLab實驗既注重知識與技能，又強化了過程與方法，兼顧情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)。

4 結(jié)束語

因此，在中學物理實驗教學中引入DISLab實驗系統(tǒng)，不僅有利于提高信息技術(shù)與課程教材的整合，更是教育觀念的重要轉(zhuǎn)變，特別是學生的角色和學習方式的重要轉(zhuǎn)變，他們通過自學自研、互學互研，學會應用傳感器材獲取知識，提升能力。

【參考文獻】

[1]廖伯琴.普通高中課程標準實驗教科書物理1[M].山東：山東科學技術(shù)出版社，2006.

[2]鄭喆.利用DISLab完善高中力學實驗體系的應用研究[D].蘇州大學，2009.