DIS在验证牛顿第二定律探究式教学中的应用..doc

DIS在验证牛顿第二定律文章摘要: DIS即数字化信息系统，它利用传感器、数据采集器和计算机系统，进行实验数据采集、数据处理，最终把实验结果直接用图表或图线的形式呈现出来，具有直观、形象、简便等特点．笔者把DIS技术应用于实验，使实验结果变得更为直观． 文章关键词: 牛顿第二定律自感现象 DIS 实验 数字化信息系统 数据采集器 计算机系统 数据处理  我校于2009年5月19日参加了，内蒙古自治区教育科学规划课题《信息技术与中小学学科教学整合的研究》子课题《信息技术环境下高中物理（力和运动）探究式教学策略的研究》。根据课题需要我校购置了物理数字化实验设备。并进行了《DIS在验证牛顿第二定律长久以来传统实验中数据处理是中学教师信中最大的心病。讲述牛顿第二定律这一节，传统教法中教师的讲述与学生操作近一节课，数据处理近一节课，所以无法在一节课内得到aF、a1/m的关系式，造成教学不连贯，若教师自备数据，则给学生不真实感。而DIS实验利用探头采集数据输入计算机，快捷处理数据并迅速拟合成图像，实验结论在较短时间内呈现学生，大大增加实验的说服力，提高课堂教学效率。a-F、a1/m图像的物理意义。 二．教学目标 1．知识与技能 （1）知道DIS的含义、构成和使用方法。 （3）学会组装DIS，用DIS获取实验数据、处理数据和得出实验图像。 （4）进一步理解匀速直线运动物体的a-F、a1/m图像的物理意义。 2．过程与方法 （1）通过对DIS实验数据的采集、列表、作图、拟合和转换等环节的处理过程，感受研究物理规律的科学方法和基本过程。 （2）通过对传统仪器与DIS测量物理量过程的类比研究，认识物理实验的一般过程和方法。 （3）通过应用DIS对牛顿第二定律沙桶a-F、a1/m图象的物理意义，并验证牛顿第二定律a-F、a1/m图象，并从验证牛顿第二定律1．教学流程图 2、流程图说明 情景 实验1和设问1 通过分组实验，以“用传统实验仪器测量物理教位移、质量、速度和加速度时间”创设情景提出问题，随后让学生交流用传统测量工具测量物理量的体会。 活动I和活动II DIS实验1和大家谈 通过“DIS在探究牛顿第二定律a-F、a1/m图像的物理意义。 活动IV 小结归纳 通过“大家谈”的形式让学生谈谈本节课的收获和体会，由师生共同归纳得出DIS实验“实时、定量、快速、直观”的特点，并进一步指出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； 问题 设计方案 通过设置课后思考题，进一步引导学生进行拓展联想，鼓励学生利用DIS在课外进行进一步的探究和创新，实现“带着问题进课堂、带着问题出课堂”的教学设计意图。 七、教学案例 （一）创设情景，提出问题 ［学生分组实验］ 利用传统方法通过纸带求速度和加速度。 设问：用传统测量工具测量物理量的体会是什么？ 小结：用刻度尺测量距离靠人眼观察、手工记录，操作耗时费力，测量精度较低，效率不高，实时测量有一定的困难。 中学物理课程中引入了数字化信息系统（简称DIS），给物理量的测量带来了革命性的变化，下面简单介绍如何用现代技术手段做物理实验。 （二）引入DIS，介绍概况 1、DIS：是igital Information System的缩写igital Information System Laboratory的缩写是由传感器＋数据采集器＋计算机实验软件包构成的新型实验系统。沙桶天平在传统实验基础上（实验装置如图一），具体操作方法步骤是： （1）用天平秤出滑块质量M（0.2245kg）及盛满沙的沙桶质量m。（2）调整气垫导轨水平，取出两组计时探头（光电门），用螺丝固定在气垫导轨的交叉上（s=0.5m），同时分别接入主控机的第一、第二路输入端口。 （3）在滑块上安装“U”型挡光片（如图二），挡光片两前沿端间距Lo=0.03m，并将沙桶与滑块连接。 （4）启动气垫导轨的气源，检测并调整光电门安装的高度，并使滑块顺利通过光电门的空隙。 （5）点击“开始计时”按钮启动系统计时，自动记录滑块两前沿通过第一、第二组光电门的时间差t1、t2（毫秒为单位），利用a=vt2-vo2/2s a=[（1000×0.03/t2）2-（1000×0.3/t1）2]/2×0.5=900（1/t22-1/t12） （6）逐渐减少沙桶沙的质量并手动记录，使其对滑块施加的拉力（9.8m0）逐次减少， Ma=0.2245×900（1/t22-1/t12） （7）点击“数据记录“按钮记录各组测量数据，并设置好L0与S为变量一与变量二。 （8）利用“数据分析”设置表达式一Ma与表达式二9.8m0。（9）在滑块上放置不同质量m的砝码，保证其他条件不变,用上述方法得到滑块质量发生变化时，对应的不同加速度。（10）关闭气源，点击“结束计时”按钮，