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DIS在初中物理实验教学中的长远意义与DISLab课堂实践初探
作者：郭尧松
来源：《中学物理·初中》2015年第06期
1科技的发展需要学生有传感意识
人类随着知识的积累和应用，科技水平也得到了迅猛的发展。人类迎来了三次科技：第一次是以蒸汽机的应用为代表的蒸汽工业；第二次是以电力及内燃机使用为标志的第二次工业；第三次工业，我们正在进行着，即以计算机和传感器的应用的自动化工业。这是一次人类的自动化进程，将彻底人类的双手和双脚，以及部分的大脑。我们及我们的学生是第三次工业的生力军，在学习成长的过程中要将计算机及传感器的应用的自动化思想融入他们的血液中去。只有这样，他们才能在科学创造上拥有最先进的武器。DISLab（数字化信息系统实验室）就是这样一个半自动化的实验室，可以利用计算机软件及传感器进行科学实验探究。试想如果学生在平时的实验探究过程中就开始了潜移默化的自动化教育，那么不仅可以在科学探究实验中注入了新的思维，更可以培养学生高新技术的创造思维。也只有这样学生在未来的创造中才能走在时代的最前列。 2物理科学探究需要DIS这位新成员
传统的物理探究实验魅力依然无限，让很多懵懵懂懂的大脑突然豁然开朗。传统实验培养学生的动手能力，对实验仪器适用规范能力，处理数据的能力，观察能力等。传统的物理探究实验就像是一位英雄的老者，魏然屹立，谆谆教诲。然而我们也看到了一些不足之处。比如，数据不够精确，可视效果差，器材自身的局限性和拓展性不够强，数据处理效率低等问题。相比之下在很多情况下DISLab可以做得更好些。比如数据的精确度高，力的大小就可以精确到小数点后第4位；自动数据记录功能，可以按我们的想法在多久时间进行一次数据采集；示波功能可以时时显示数据的变化；强大的数据处理功能，可以很快地画出数据图像，还可以进行图像的比较分析等等。不仅如此，还有很好的可视性，为演示实验添光加彩。当然DISLab还有很好的拓展性，可以进行定量分析，可以自行设计表格，设计公式计算等功能。试想如此多的好处，我们怎么可以丢之不用呢？所以物理探究实验室非常需要DISLab这位新成员。 3教育改革需要DIS参与
科学教育的宗旨在于培养适应社会发展的科技人才。初中物理为科学教育的启蒙阶段，启发学生的创造性思维是科学教育的重要内容之一。我们知道创造性思维的培养是在科学探究这块土壤完成的。土壤的好坏直接决定了成果好坏。我们给学生的是传统实验器材，那么他们就会随着这些器材进行创造。如果我们给予的是电脑计算机和传感器，那么他们能够紧跟社会发展步伐。素质教育是要走在社会的前方的，我们培养的人才必须走在社会的最前沿。当今社会
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已经开始迈入半自动化及自动化的过程，然而我们的探究实验还停留在小米加步的时代，不能不说这是一种教育与科技的脱节。所以在教育改革如火如荼的今天如果科学实验还没有得到很好的发展也是教育改革的一大缺陷。
DIS（数字化信息系统）在未来的科学探究教学中势必将与传统实验探究相融合，传感器、计算机、传统实验器材将相辅相成，为人类教育发展续写辉煌。 4DIS的课堂实践案例
4。1DIS探究响度和音调与什么因素有关
音调的高低和响度大小虽然可以通过听觉来区分，但是要让学生探究音调与振动的快慢关系，响度与振动幅度的关系。我们以前是用尺子的振动来完成实验探究的，这两个实验做起来可视性和效果都不怎么好，而且还容易造成概念混淆。用DISLab则可以通过采集振动图像，然后对图像进行比较，让学生从视觉上认识响度和音调。进而理解响度、振动幅度、音调频率之间的关系。 课堂实录：
实验器材：420 Hz音叉、720 Hz音叉、声音传感器、数据采集器、DIS软件、教室多媒体、固定支架等。 实验过程：
（1）固定音叉和传感器距离，敲击420 Hz音叉，采集数据并保存图片1。 （2）固定音叉和传感器距离，重重敲击420 Hz音叉，采集数据并保存图片2。 结论：比较图片1、2发现振幅越大声音越大
（3）固定音叉和传感器距离，敲击720 Hz音叉，采集数据并保存图片3。 结论：比较1、3图片发现第二次音调高波形密集。说明音调与振动的快慢有关。 [TP6CW31。TIF，BP#]
4。2DIS探究相互作用力的大小关系
我们通过生活例子及实验都很容易得出力的作用是相互的规律。可是相互作用力的大小关系，用两个弹簧测力计做演示实验的可视性就非常的不好。只能靠讲授，学生无法得到实验的
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结论。DISLab可以把力传感器受到的力的大小直接时时显示在屏幕上。而且通过示波功能可以画出力的曲线图，从而可以通过两个力的曲线图来比较相互作用力的大小关系。 [TP6CW32。TIF，BP#]
实验器材：力传感器2个、DIS软件、数据采集器等。 实验过程：
（1）力学传感器校零（图4）。
（2）开启示波功能，将两传感器对拉，并采集示波图像。 （3）利用镜像功能对两条力曲线镜像，发现可以重合（图5）。 [TP6CW32。TIF，BP#]
结论：相互作用力的大小相等，方向相反。 4。3DIS探究滑动摩擦力的因素
在传统的实验方式探究滑动摩擦力的大小因素过程中存在几个问题：（1）如果在实验室做这个实验，那么实验的可视性就非常的不好，只有实验者才能看得到，其他同学根本看不到过程；（2）在拉动物体滑动过程中很难做到匀速直线运动；（3）拉动弹簧测力计的同时还要读数是比较困难的，而且很难做到数据准确，我们只能说大概。
DISLab能够很好地解决以上问题：（1）传感器可以实时地记录力的大小，并且显示在屏幕上；（2）用电动马达可以做到匀速直线运动。
实验器材：DIS摩擦力实验仪、力传感器1个、数据采集器、DIS软件等。
实验过程：（1）如图6组装好DIS摩擦力探究仪，并设置记录时间为0。2 s记录一次。 [TP6CW33。TIF，BP#]
（2）打开电动机电源，点击记录数据，得到第一组数据并保存。 （3）改变接触面的压力大小再重复以上实验，得到第二组数据。 （4）对比一、二两组数据就可以得出滑动摩擦力大小与压力有关。
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（5）改变接触面的粗超程度，打开电动机电源，点击记录，得到第三组数据。比较一、三两组数据即可得到滑动摩擦力大小与粗糙程度有关。
（6）改变接触面的面积，重复步骤1实验，得出第四组数据。 （7）改变电动机的转动速度，重复步骤1步骤，得出第五组数据。 （8）得出结论滑动摩擦力大小与接触面积和运动速度无关。
结论：滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关，与接触面间压力大小有关。
