DIS实验在高中物理课堂教学中的辅助实例分析

朱瑞珠

摘 要： 本文从教学实际出发，阐述如何把DISLab仪器设备这种快捷处理数据的仪器与传统教学相结合，充分发挥它的长处，帮助师生提高课堂教学效率。

关键词： DIS实验 商助物理 辅助实例

一、传统教学遇到的困难

物理学是一种来源于生活实际的学科，很多规律定律都是从实验中总结概括出来的，经过提升去除杂质，最后应用到生活中的一门学科科学。在这个过程中，观察与思考能力要求很重要，观察与思考的载体是实验，认真观察实验现象，思考为什么会这样，真实情况是怎样，这是在教学过程中必须培养学习能力与学习习惯。处理数据，这是学生最害怕的事，因为学生的数学运算能力很弱，更何况科学家们在数据处理时都是借助电子产品，在实际实验过程是不能用手计算的，太烦琐，还很容易计算错误。那么，在课堂上，时间是有限的，如果数据处理时间占用太多时间，将影响得出结论的速度与准确率，更何况有些实验需要多次进行，不可能是很刚好的数字，必须尊重科学，这样上课效率根本无法保障。

在这种情况下，DIS实验处理数据技能刚好能帮上大忙。

二、简单描述DIS实验特点

DIS实验系统是英文Digital information system的缩写，通常翻译为数字化信息系统，它是由传感器、数据采集器与图形计算机（有实验软件包）组成的，其中传感器用来快速、高精度地实时采集实验数据，并将其转变为标准的电信号传输给数据采集器。采集器对传感器传输的电信号进行数据转换和数据分析，然后将结果传输给计算机。计算机通过数字化实验系统软件中的专用软件和通用软件，以数值、图表、曲线等各种方式表现实验数据，并根据要求对实验数据进行统计、计算、曲线猜想与拟合等各种分析与处理。特点是：处理数据速度迅速，在某些实验中选择适当的软件包能反映任意时刻物理量的变化，器件轻小、便于携带，在特殊场合如野外也能使用。

DIS实验有很多现成的实验软件包，笔者不再详细解说。我们有时可以根据教学实验的要求，对软件重新组合成适合自己教学需要的实验装置，下面就《验证机械能守恒定律》一课中的探究实验，利用DIS实验系统重组了一个装置，真正充分利用了DIS实验的快捷、方便，达到提高课堂教学效率、调动学生探究实验的热情的目的。

三、《验证机械能守恒定律》传统实验与DIS实验相比较

1.传统实验特点

在高中物理实验室里，这个实验主要使用的仪器是打点计时器配合纸带重物完成，实验原理比较简单，麻烦的是实验数据的处理，虽然实验原理简单易懂，但对于不能使用计算器的学生来说，计算能力不强的容易出错，使实验结果的得出既慢又不准确，如果需要多次测量得出结论，多次反复计算在课堂上是不符合实际的。那么，如何让学生既明白实验原理及处理数据的方法，又在课堂上得出多组数据让实验结果更有说服力呢？传统教学有几种处理方式：（1）课堂上先由理论得出结论（有的直接得出结论），并学会运用定律，老师再另找一个课时用实验验证重物在自由下落过程中的机械能守恒。这种方法的不足体现不出实验出真理的学科特点。（2）在课堂上给学生一段时间进行实验探究，得出结果后再用理论进行验证。这种方法看起来非常完美，但在操作过程中时间拖拉很严重，实验操作部分不到一分钟（重物下落本身很快），但一次实验后的数据处理却需要至少十分钟，更何况很大一部分学生计算比较慢，容易算错，得不出正确的结果。

2.利用DIS实验进行辅助教学

针对上面所述问题，如果我们利用DIS实验进行这个实验，就能克服数据处理的困难。具体方法如下：

实验器材：光电门传感器（2个），长金属板轨道，细长形圆柱体重物1个。

实验步骤：（1）按上图把仪器装备好。（2）让重物从静止开始下落，竖直地经过两个光电门传感器。（3）事先在计算机里的相应软件上设计好实验公式，由计算机对实验数据进行处理。（4）重复前面步骤进行多次测量。（5）根据处理结果进行分析，得出实验结论。

实验优点：这个实验仪器很简单，操作不复杂，最大的特点是借助计算机进行数据整合处理，非常方便，避免人工处理的不准确性，省时省力，把学生的注意力集中在实验过程及结果分析方面，学生兴致非常高，可以进行无数次的验证，这一方法能让学生把对数学处理的恐慌降到最低，激发学习物理的热情。

注意事项：需要细心。如重物下落时务必保持竖直，否则容易撞到光电门。再者，重物选择圆柱体，在下落时要平动、不倾斜。否则容易使光电门测到的遮光长度比直径长，那么测得的瞬时速度就会偏大，增加的动能也偏大，这就是表格中会出现增加的动能比减少的重力势能大的原因。在传统实验中，这是不可能出现的。

四、结语

DIS实验的优点再多，不能完全代替传统物理实验，特别是对数据处理的能力，也是高考的必考能力之一，所以DIS实验辅助教学强调的侧重点与传统物理实验是有区别的，与教师的教学目的应该互相呼应。如果这节课的教学目的侧重于原理规律的获得，那么可以考虑DIS实验，毕竟在真实的实验室里，一位科研者要得出一个规律，是必须经常使用计算机帮忙处理数据的。抛开高考的考试目的，对于简单的计算，可以借助计算机得出结果，何乐而不为？至于传统教学中的实验数据处理能力，必须另外安排时间让学生掌握，在信息化高速发展的时代，原始传统的计算能力有它必须存在的原因。

参考文献：

[1]余雪妹.高中物理DIS实验和传统实验整合初探.物理教学探讨，2011年第9期上半月.