DIS在改進(jìn)“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中的應(yīng)用

汪飛

摘 要：探究實驗很占用課堂教學(xué)時間，優(yōu)化探究實驗的方案，提高探究實驗的效率對提高課堂教學(xué)效果很有價值，應(yīng)用DIS系統(tǒng)優(yōu)化實驗方案可有效節(jié)約實驗時間，本文以“探究功與速度變化的關(guān)系”為例淺談DIS系統(tǒng)在改進(jìn)探究實驗中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：功；速度變化；DIS；實驗方案

在傳統(tǒng)的高中物理實驗中，對于一些物理量實時精確測量是有一定困難的。隨著科技的發(fā)展和高中物理新課程改革的推進(jìn)，DIS（英文Digital Information System的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)）實驗手段逐漸被引入到高中物理實驗教學(xué)中來，并且得到了廣泛的應(yīng)用。利用DIS在探究功與速度變化的關(guān)系研究中，國內(nèi)也已經(jīng)有很多老師做出貢獻(xiàn)。我們在具體的課堂教學(xué)中對目前幾位老師做過的和人教版教材中提供的實驗方案進(jìn)行了改進(jìn)，使其在實驗課教學(xué)中更能貼近實際，具有更高的可操作性。

一、應(yīng)用DIS系統(tǒng)測小車的速度

DIS系統(tǒng)是用傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，再通過數(shù)據(jù)采集器將測得的數(shù)據(jù)傳給計算機，計算機可用專門的軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。在“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗中我們可用光電門傳感器代替打點計時器，光電門傳感器可測得小車通過光電門時遮光片的遮光時間，再用遮光片寬度除以遮光時間就可獲得小車通過光電門時的速度（如圖1、圖2）。

二、“探究功與速度變化的關(guān)系”傳統(tǒng)實驗方案

人教版課本中“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗有兩個實驗方案：方案一通過重物提供牽引力，小車在牽引力作用下運動，用打點計時器測量小車的速度，定量計算牽引力所做的功，進(jìn)而探究牽引力所做功與小車速度變化的關(guān)系；方案二通過不同條數(shù)橡皮筋的作用下將小車彈出，用打點計時器測量小車的速度，進(jìn)而探究橡皮筋對小車所做功與其速度變化的關(guān)系。方案一以重物的重力替代拉力存在系統(tǒng)誤差；方案二利用改變橡皮筋的條數(shù)來改變力，由于橡皮筋的個體差異也會給實驗帶來較大的誤差；這兩個方案都需要進(jìn)行摩擦力平衡，也給實驗探究帶來了困難。通過應(yīng)用DIS系統(tǒng)對實驗不斷改進(jìn)，逐漸摸索出一種新的方案，在教學(xué)中取得很好的教學(xué)效果。

三、應(yīng)用DIS系統(tǒng)改進(jìn)的實驗方案

小車放在水平桌面上的直導(dǎo)軌上，可以認(rèn)為小車在鉤碼和軌道摩擦共同作用下的合力為恒力，所做的功是恒力功。將光電門放在軌道95cm刻度處，然后依次讓小車從85cm、75cm、65cm、55cm……刻度處由靜止釋放，這樣小車的位移依次為10cm、20cm、30cm、40cm……，由于合力不變相應(yīng)的功分別為1W、2W、3W、4W……。依據(jù)DIS系統(tǒng)軟件提供的功能作出相應(yīng)的W-v、W-v2、W-v3……關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)W-v2圖是一條直線，如圖3是教師所做的圖，圖4-圖6為學(xué)生所做的圖，從而又快又好的探究出功與速度變化的關(guān)系。

四、總結(jié)與展望

高中物理實驗中“探究功與速度變化的關(guān)系”是一個探究性實驗，有利于高中生創(chuàng)新實驗思維的培養(yǎng)。如果一個實驗方案不夠簡練，在具體操作中不夠現(xiàn)實，只是為了簡單驗證一些數(shù)學(xué)上的關(guān)系表達(dá)式，那么這樣實驗的價值就大打折扣了。它不僅打擊了高中生學(xué)習(xí)物理的積極性，挫傷了任課老師，特別是實驗教學(xué)老師的積極性，使實驗教學(xué)更加困難。所以，改進(jìn)“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗方案是提高教學(xué)效果的一種有益嘗試。

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5.對探究功與速度變化的關(guān)系的實驗的改進(jìn)董明主.

6.“探究功與速度變化的關(guān)系”的兩種實驗方案朱昊.

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（作者單位：安徽省肥西中學(xué)）