应用DISLab辅助力学实验教学

陈芹花 吴志斌

【摘 要】随着全国大面积实施新高考改革的推进，社会对物理的重视程度和要求也相应提高。本文就应用DISLab实验系统在《摩擦力》中的教学中的应用作一简单论述，并以此抛砖引玉，以点带面，希望为传统的物理实验教学注入新的血液，为学生的学习方式带来愉悦的改变。

【关键词】信息技术；传感器；科学探究；物理实验

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8437（2019）10-0159-02

1 引言

在鲁科版《普通高中课程标准实验教科书物理1》中指出[1]，学习高中物理，特别要注意学习过程与方法，注重提高自己提出问题并解决问题的能力。

物理是一门实验学科，实验在物理教学中有着无可置疑的重要地位。在课堂教学中，教师的角色是“导学、助学”。学生在教师指导下，经过“自学自研、互学互研”而获取知识，提升能力，学会创新。而教师有时则可以借用DISLab技术展示质疑，讨论生成，拓展延伸，尝试探索适宜新高考的教学模式。

2 DISLab简介

DISLab是Digital Information System三个词的缩写，是“数字化信息系统实验室”的简称，它是一种用于实时采集数据的智能化系统。DISLab的基本系统结构为“传感器+数据采集器+计算机”，以一系列传感器替代了传统的测量仪器，能够完成力、热、声、光、电、位移、磁感强度、辐射、等多种物理量数据的采集[2]。

3 DISLab在课堂演示实验中的应用

中学物理实验教学可分为课堂演示实验和学生分组实验两个部分。在这些教学中，有些力学实验现象比较抽象，很多是受限于传统的实验仪器，使一些物理现象在教师做演示时不能够直观呈现，阻碍了学生对物理规律的理解，甚至会因此而失去了对物理的兴趣，从而造成了教学中的一个难点。大量成功的实验教学表明，把生活中平常的物理现象展现在学生的可视化范围内，会让学生更容易体验成功。

本节课上笔者先用朗威DISLab系统进行模拟。利用力传感器，学生可以看到当物体被迅速往上拉时，物体对悬线的瞬间拉力的大小可以清晰地显示出来。物理实验课堂应是一个动眼观察、动脑思考、动手实践的过程。因而在实验教学中，可以大大提高利用DISLab对传统实验进行“再挖掘”，开发其教育潜能，提高利用DISLab的实效性。

实例分析：滑动摩擦力大小与什么因素有关？

本实验是依据“二力平衡”来探究滑动摩擦力的大小随压力、接触面的粗糙程度的变化规律。所以，在实验教学前应设制一个情境，让学生学会猜想与假设。我们可以做个简单的演示实验，如图1，在同一平面上托动不同大小的木块，需要的水平力是不一样的，引导学生得出滑动摩擦力与正压力有关；接着在粗糙程度不一样的平面上拉动同一物块，需要的水平力也是不一样的，同样使学生得出滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关。再根据这个假设，与学生一起设计实验方案。整个实验过程均要体现老师主导、学生主体的地位。显然在实验过程中让木块做匀速直线运动且要控制木块匀速的时候还要去读数是难以实现的，假如木块不是做匀速直线运动，该时刻弹簧测力计的示数就与木块所受滑动摩擦力的大小不相等。对此，课堂上可以引导学生尝试改进传统实验。

首先，解决学生实验过程中的读数问题，就是利用DISLab中的力的传感器来代替弹簧测力计，结果发现电脑里显示的图像抖动的也很厉害，这说明在拉传感器时其力量变化不均匀，此时就不能形象直观的证明滑动摩擦力的大小，特别是由静止到滑动的转折点处还是无法反映出最大靜摩擦力和滑动摩擦力的大小的关系；当学生陷入思考中时，教师又可以引导他们调换原先实验的顺序，把拉动与木块连接的力传感器换成拉动与木块接触的木板，同时固定力传感器（如图1），通过分析该过程的木块受力情况可知，不管木板在拉动过程中做加速还是减速运动，木块所受到的摩擦力都是滑动摩擦力，且不受木板的运动情况的影响，由于木块和力传感器是固定的，即对地而言木块是静止的。则由“二力平衡”可知，其力的传感器对木块的拉力就等于木块的摩擦力。

经过以上的改进结果发现图像基本可以清楚的反映出最大静摩擦力和滑动摩擦力的大小的关系（如图2）。学生在此引导下均能出现该图像，这大大的增加了他们探究的信心，课堂的气氛也因此而更加的活跃。

由上述实验可见，DISLab实验既注重知识与技能，又强化了过程与方法，兼顾情感、态度、价值观的培养。

4 结束语

因此，在中学物理实验教学中引入DISLab实验系统，不仅有利于提高信息技术与课程教材的整合，更是教育观念的重要转变，特别是学生的角色和学习方式的重要转变，他们通过自学自研、互学互研，学会应用传感器材获取知识，提升能力。

【参考文献】

[1]廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书物理1[M].山东：山东科学技术出版社，2006.

[2]郑喆.利用DISLab完善高中力学实验体系的应用研究[D].苏州大学，2009.