DIS在改进“探究功与速度变化的关系”实验中的应用

汪飞

摘 要：探究实验很占用课堂教学时间，优化探究实验的方案，提高探究实验的效率对提高课堂教学效果很有价值，应用DIS系统优化实验方案可有效节约实验时间，本文以“探究功与速度变化的关系”为例浅谈DIS系统在改进探究实验中的应用。

关键词：功；速度变化；DIS；实验方案

在传统的高中物理实验中，对于一些物理量实时精确测量是有一定困难的。随着科技的发展和高中物理新课程改革的推进，DIS（英文Digital Information System的缩写，意为数字化信息系统）实验手段逐渐被引入到高中物理实验教学中来，并且得到了广泛的应用。利用DIS在探究功与速度变化的关系研究中，国内也已经有很多老师做出贡献。我们在具体的课堂教学中对目前几位老师做过的和人教版教材中提供的实验方案进行了改进，使其在实验课教学中更能贴近实际，具有更高的可操作性。

一、应用DIS系统测小车的速度

DIS系统是用传感器代替传统的测量仪器，再通过数据采集器将测得的数据传给计算机，计算机可用专门的软件对数据进行进一步分析。在“探究功与速度变化的关系”实验中我们可用光电门传感器代替打点计时器，光电门传感器可测得小车通过光电门时遮光片的遮光时间，再用遮光片宽度除以遮光时间就可获得小车通过光电门时的速度（如图1、图2）。

二、“探究功与速度变化的关系”传统实验方案

人教版课本中“探究功与速度变化的关系”实验有两个实验方案：方案一通过重物提供牵引力，小车在牵引力作用下运动，用打点计时器测量小车的速度，定量计算牵引力所做的功，进而探究牵引力所做功与小车速度变化的关系；方案二通过不同条数橡皮筋的作用下将小车弹出，用打点计时器测量小车的速度，进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度变化的关系。方案一以重物的重力替代拉力存在系统误差；方案二利用改变橡皮筋的条数来改变力，由于橡皮筋的个体差异也会给实验带来较大的误差；这两个方案都需要进行摩擦力平衡，也给实验探究带来了困难。通过应用DIS系统对实验不断改进，逐渐摸索出一种新的方案，在教学中取得很好的教学效果。

三、应用DIS系统改进的实验方案

小车放在水平桌面上的直导轨上，可以认为小车在钩码和轨道摩擦共同作用下的合力为恒力，所做的功是恒力功。将光电门放在轨道95cm刻度处，然后依次让小车从85cm、75cm、65cm、55cm……刻度处由静止释放，这样小车的位移依次为10cm、20cm、30cm、40cm……，由于合力不变相应的功分别为1W、2W、3W、4W……。依据DIS系统软件提供的功能作出相应的W-v、W-v2、W-v3……关系图，发现W-v2图是一条直线，如图3是教师所做的图，图4-图6为学生所做的图，从而又快又好的探究出功与速度变化的关系。

四、总结与展望

高中物理实验中“探究功与速度变化的关系”是一个探究性实验，有利于高中生创新实验思维的培养。如果一个实验方案不够简练，在具体操作中不够现实，只是为了简单验证一些数学上的关系表达式，那么这样实验的价值就大打折扣了。它不仅打击了高中生学习物理的积极性，挫伤了任课老师，特别是实验教学老师的积极性，使实验教学更加困难。所以，改进“探究功与速度变化的关系”实验方案是提高教学效果的一种有益尝试。

参考文献：

1.基于DIS的物理探究实验教学设计.白明侠 黄昭 张轶炳 賈周.

2.DIS实验室应用状况调查研究.高洁 房丽敏.

3.福建省高中物理DIS实验现状的调查研究黄捷.

4.DIS实验在中学物理教学中的应用初探 李明宇.

5.对探究功与速度变化的关系的实验的改进董明主.

6.“探究功与速度变化的关系”的两种实验方案朱昊.

7.DIS实验系统用于“探究功与速度变化的关系”的教学设计王理想.

（作者单位：安徽省肥西中学）