2019最新滬科版物理高一上1-D《現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)--數(shù)字化信息系統(tǒng)(DIS)》教案1

1、2019最新滬科版物理高一上 1-d現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)-數(shù)字化信息系統(tǒng)(dis) 教案 1標(biāo)題第一章d現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)一一數(shù)字化信息系統(tǒng)(dis)關(guān)鍵詞現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)數(shù)字化信息系統(tǒng)dis描述本教學(xué)設(shè)計包括：一、教學(xué)任務(wù)分析二、教學(xué)目標(biāo)教、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)四、教學(xué)資源五、教學(xué)設(shè)計思路六、教學(xué)流程七、教學(xué)案例附錄學(xué)科高中物理一年級第t 第一章d節(jié)語種漢語媒體格式.doc學(xué)習(xí)者學(xué)生資源類型文木奧素材課程類型高中基礎(chǔ)型課程作者蔡鋼單位華東師范大學(xué)附屬 東昌中學(xué)地址棲霞路34號email1 / 11第一章 d 現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)數(shù)字化信息系統(tǒng)（ dis ）執(zhí)教：華東師范大學(xué)附屬東昌中學(xué) 蔡鋼一 .教學(xué)任務(wù)分析數(shù)字化信息系統(tǒng)

2、（ dis ）應(yīng)用傳感器和數(shù)據(jù)采集器自動獲取和輸入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),通過計算機(jī)的快速處理得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,提高了教學(xué)效率,使學(xué)生可以有更多的時間用于自主探究活動改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容所需準(zhǔn)備的知識和技能主要有：（ 1 ）勻速直線運(yùn)動物體的圖像描述；（ 2 ）位移、速度的概念；（3）長度的測量。通過實(shí)例（利用傳統(tǒng)測量工具測量長度）的測量和討論 ,感受引入 dis 的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合“練習(xí)使用 dis ”實(shí)驗(yàn) ,了解 dis 的構(gòu)成和使用方法,并練習(xí)測定位移傳感器的測量范圍,歸納得出測量的三個組成部分。通過“用 dis 測量運(yùn)動物體的位移和速度”實(shí)驗(yàn),初步學(xué)會用圖像描述和研究物體的運(yùn)動規(guī)律,進(jìn)一步理解s

3、-t 圖像和 v-t 圖像的物理意義。二教學(xué)目標(biāo)1知識與技能（ 1）知道物理測量的三個組成部分。（ 2）知道 dis 的含義、構(gòu)成和使用方法。（3）初步學(xué)會組裝 dis,用dis獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和得出實(shí)驗(yàn)圖像。（ 4）進(jìn)一步理解勻速直線運(yùn)動物體的s t 圖像和v t 圖像的物理意義。2過程與方法（ 1）通過對 dis 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、列表、作圖、擬合和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的處理過程,感受研究物理規(guī)律的科學(xué)方法和基本過程。（ 2）通過對傳統(tǒng)儀器與dis 測量物理量過程的類比研究,認(rèn)識物理實(shí)驗(yàn)的一般過程和方法。（ 3）通過應(yīng)用 dis 對幾種直線運(yùn)動情況的實(shí)驗(yàn)研究,感受圖像法是分析和研究物理問題的有效

4、方法之一。3情感、態(tài)度與價值觀（ 1）通過對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器與dis 傳感器測量物理量過程的對比,體驗(yàn)數(shù)字化、信息化技術(shù)帶來的革命性的變化 ,提高學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。（ 2）通過應(yīng)用 dis 對物體運(yùn)動情況的實(shí)驗(yàn)研究,感悟物質(zhì)運(yùn)動的多樣性與復(fù)雜性,建立團(tuán)結(jié)協(xié)作的意識 ,養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：熟悉dis的構(gòu)成和使用方法。難點(diǎn)：用dis測量勻速直線運(yùn)動物體的位移和速度。四、教學(xué)資源1、學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：米尺，三角尺（或直尺），皮尺（或卷尺），計算器；dis （位移傳感 器,數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)等）及配套的力學(xué)軌道，小車。2、演示實(shí)驗(yàn)器材：dis （位移傳感器，數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)等）

5、及配套力學(xué)軌道，小車。3、自制課件。五、教學(xué)設(shè)計思路本設(shè)計的內(nèi)容包括三個方面：一是數(shù)字化信息系統(tǒng)（dis）的介紹；二是練習(xí)使用dis;三是用dis測量運(yùn)動物體的位移和速度。本設(shè)計的基本思路是：以生活實(shí)際和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器和dis傳感器測量物理量的比較，使學(xué)生對dis的構(gòu)成、使用方法有感性認(rèn)識和實(shí)踐體驗(yàn)；在此基礎(chǔ)上利用 dis位移傳感器進(jìn)一步探究勻速直線運(yùn)動物體的s-t圖像和v-t圖像的物理意義，并求出運(yùn)動物體的速度。本設(shè)計要突出的重點(diǎn)是：熟悉 dis的構(gòu)成和使用方法。方法是：通過提出“如何測量 物理教科書體積，實(shí)驗(yàn)桌面積，教室內(nèi)地面面積及運(yùn)動物體在某段時間內(nèi)位移”等問題創(chuàng)設(shè)情 景

6、，讓學(xué)生通過分組實(shí)驗(yàn)分析討論傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器測量物理量的優(yōu)缺點(diǎn)，引出數(shù)字化信息系統(tǒng)（dis）測量的優(yōu)越性，并介紹dis的含義、構(gòu)成和實(shí)驗(yàn)框圖；然后通過“練習(xí)使用dis”分組實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉 dis的構(gòu)成和使用方法，并通過“大家談”形式進(jìn)行類比，得出物理測量的三個組成部分。本設(shè)計要突破的難點(diǎn)是：用 dis測量勻速直線運(yùn)動物體的位移和速度。方法是：以作 勻速直線運(yùn)動的物體為例，運(yùn)用dis的數(shù)據(jù)采集、列表、作圖、擬合功能，實(shí)時得出運(yùn)動物體白s-t圖像和v-t圖像，并從中求出運(yùn)動物體的速度。本設(shè)計重視物理量測量的基本過程，重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。完成本設(shè)計的教學(xué)任務(wù)需 2課時。六、教學(xué)

7、流程動iii動i問題2、流程圖說明情景 實(shí)驗(yàn) 1 和設(shè)問 1通過分組實(shí)驗(yàn),以“用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器測量物理教科書體積,實(shí)驗(yàn)桌面積,教室內(nèi)地面面積及運(yùn)動物體在某段時間內(nèi)的位移”創(chuàng)設(shè)情景提出問題 , 隨后讓學(xué)生交流用傳統(tǒng)測量工具測量物理量的體會。活動 i 和活動 ii dis 實(shí)驗(yàn) 1 和大家談通過“練習(xí)使用 dis ”學(xué)生實(shí)驗(yàn),使學(xué)生熟悉dis 的構(gòu)成和使用方法,并通過“大家談”的形式,通過類比得出物理測量的三個組成部分。活動 iii dis 實(shí)驗(yàn) 2通過“用 dis 測量運(yùn)動物體的位移和速度”實(shí)驗(yàn),使學(xué)生初步學(xué)會數(shù)據(jù)采集,列表,作圖、擬合、轉(zhuǎn)換等實(shí)驗(yàn)技能,理解勻速直線運(yùn)動物體s-t 圖像和 v-t

8、圖像的物理意義?；顒?iv 小結(jié)歸納通過“大家談”的形式讓學(xué)生談?wù)劚竟?jié)課的收獲和體會,由師生共同歸納得出dis實(shí)驗(yàn)“實(shí)時、定量、快速、直觀”的特點(diǎn) ,并進(jìn)一步指出傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的整合代表了新物理實(shí)驗(yàn)改革的方向；問題 設(shè)計方案通過設(shè)置課后思考題 ,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展聯(lián)想,鼓勵學(xué)生利用 dis 在課外進(jìn)行進(jìn)一步的探究和創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)“帶著問題進(jìn)課堂、帶著問題出課堂”的教學(xué)設(shè)計意圖。七、教學(xué)案例（一）創(chuàng)設(shè)情景,提出問題學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)1、一本物理教科書的體積有多大？實(shí)驗(yàn)桌的面積有多大？教室內(nèi)的地面面積是多少,請同學(xué)們動手測量一下？2、讓一位同學(xué)手持卷尺的一端做直線運(yùn)動（單向或雙向運(yùn)動都可）,請另一

9、位同學(xué)通過卷尺刻度測出某段時間內(nèi)該位同學(xué)運(yùn)動的位移？設(shè)問：用傳統(tǒng)測量工具測量物理量的體會是什么？5 / 11，操作耗時費(fèi)力，測量精度較低，效率不dis）,給物理量的測量帶來了革命性的小結(jié)：用刻度尺測量距離靠人眼觀察、手工記錄 高，實(shí)時測量有一定的困難。中學(xué)物理課程中引入了數(shù)字化信息系統(tǒng)（簡稱 變化，下面簡單介紹如何用現(xiàn)代技術(shù)手段做物理實(shí)驗(yàn)。（二）引入dis,介紹概況1、dis ：是digital information system的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)。利用現(xiàn)代信息技 術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，我們稱做dis實(shí)驗(yàn)。2、dis :是 digital information system labora

10、tory的縮寫，意為數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室 是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機(jī)（裝有實(shí)驗(yàn)軟件包）”構(gòu)成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。3、dis的構(gòu)成、系統(tǒng)框圖和傳感器使用方法可參考附錄。（三）實(shí)驗(yàn)探究，操作應(yīng)用應(yīng)用示例1 :練習(xí)使用dis實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜?dis的使用方法實(shí)驗(yàn)器材：dis （位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)等）；刻度尺。實(shí)驗(yàn)裝置：如圖實(shí)驗(yàn)步驟：（供參考）（1）將位移傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器與計算機(jī)相連構(gòu)成dis實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。（2）開啟數(shù)據(jù)采集器電源和位移傳感器發(fā)射器部分的電源后，打開教材專用軟件，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)條目上的“練習(xí)使用dis位移傳感器”。（3）將位移傳感器的發(fā)射器與接收器相對放置，點(diǎn)擊開始

11、記錄，觀察計算機(jī)界面上的數(shù)據(jù)變化，并與刻度尺的測量結(jié)果進(jìn)行比較。（4）改變接收器和發(fā)射器的相對位置，測量其可測的最大、最小距離和角度范圍如圖并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表格中。發(fā)射器 一卜印 接收器實(shí)驗(yàn)記錄:位移傳感器的測量范圍最大距離（cm）最小范圍（cm）測量角度范圍（e大家談：用刻度尺和 dis位移傳感器測量距離有何不同和相同的地方?相同處：任何測量都有三個組成部分。不同處：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)儀器精度較低、誤差較大、可重復(fù)性較差。dis具備“實(shí)時實(shí)驗(yàn)”功能，數(shù)據(jù)采集、處理和分析都由計算機(jī)完成，測量時間省、精度高，誤差小，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的整合代表了新物理實(shí)驗(yàn)改革的方向。(四)知識遷移，學(xué)以致用前面我們已經(jīng)

12、學(xué)過勻速直線運(yùn)動物體的s-t圖像和v-t圖像,今天我們就用 dis來研究勻速直線運(yùn)動物體的運(yùn)動情況，進(jìn)一步理解這兩個圖像。應(yīng)用示例2:用dis測定運(yùn)動物體的位移和速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯縿蛩僦本€運(yùn)動物體的s-t圖像和v-t圖像，并從中求出物體運(yùn)動的速度。實(shí)驗(yàn)器材：dis (位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)等)、dis配套力學(xué)軌道、小車。實(shí)驗(yàn)裝置：研究勻速直線運(yùn)動裝置圖實(shí)驗(yàn)步驟：(供參考)(1)將位移傳感器的發(fā)射器固定在小車上 ，接收器固定在力學(xué)軌道右端(軌道稍傾斜 ，使 小車能做勻速直線運(yùn)動)，將接收器與數(shù)據(jù)采集器相連，數(shù)據(jù)采集器與方t算機(jī)相連，構(gòu)成dis 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。(2)開啟數(shù)據(jù)采集器電源和位移傳感

13、器發(fā)射器部分的電源，打開教材專用軟件，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)條目上的“測量運(yùn)動物體的位移和速度”，屏上將出現(xiàn)“位移一時間”坐標(biāo)。(3)點(diǎn)擊“開始記錄”，將小車放到軌道上，令其滑下。數(shù)據(jù)采集完成，點(diǎn)擊“停止記錄”，獲得位移一時間圖像，從點(diǎn)的走向可以大致看出小車位移隨時間變化的規(guī)律。(4)拖動滾動條，將對應(yīng)小車運(yùn)動狀態(tài)的 s-t圖像置于顯示區(qū)域中間，點(diǎn)擊“擬合”，得出 位移隨時間變化的曲線。（5）點(diǎn)擊“選擇區(qū)域按鈕，在s-t圖像上選擇研究區(qū)域。點(diǎn)擊鼠標(biāo)確定研究區(qū)域的“開始點(diǎn)”；再次點(diǎn)擊，以確定研究區(qū)域的“結(jié)束點(diǎn)”。此時在軟件界面左下方的數(shù)據(jù)窗口中，即可顯示出研究區(qū)域內(nèi) s-t圖線的初位移、末位移、時間差、速度的

14、值。（6）點(diǎn)擊“ v-t圖像，觀察研究區(qū)域內(nèi)s-t圖像對應(yīng)的v-t圖線。大家談：如果實(shí)驗(yàn)得到的 s-t圖呈曲線，v-t圖像呈非水平直線，問題的原因是什么？ 答：說明小車未作勻速直線運(yùn)動，應(yīng)調(diào)節(jié)力學(xué)軌道的傾斜度重做實(shí)驗(yàn)。（五）小結(jié)歸納，理清思路讓學(xué)生談?wù)劚竟?jié)課的收獲（包括知識性的、能力性的、興趣等方面）。（略）（六）拓展聯(lián)想、課外探究你還了解哪些現(xiàn)代測量工具替代傳統(tǒng)的測量工具的實(shí)例？設(shè)計方案：dis位移傳感器在哪個測量范圍內(nèi)數(shù)值較為精確？設(shè)計方案：如何用 dis位移傳感器測出書本的體積，實(shí)驗(yàn)桌的面積？設(shè)計方案：尋找其他作勻速直線運(yùn)動的物體，或者自己制造一個可能的勻速直線運(yùn)動,然后用dis加以檢驗(yàn)

15、，看是不是勻速直線運(yùn)動并測出速度大??？設(shè)計方案：運(yùn)用 dis研究以下物體的運(yùn)動t7 / 11電壓傳感器-10v +10v10mv微電流傳感器-1心+1 1a/溫度傳感器-10 c +110c0.1 c壓強(qiáng)傳感器0 300kpa士 0.1 kpa力傳感器20n/ 10n0.1n磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器士 15mt0.1mt位移傳感器0 200cm1mm光電門傳感器/0.01ms聲波傳感器100hz 1khz1ms光強(qiáng)傳感器/1mmg-m傳感器40000cpm (最大計數(shù)率)1cpm傳感器和數(shù)據(jù)采集器(2)數(shù)據(jù)采集器：把實(shí)驗(yàn)中用傳感器采集到的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞給計算 機(jī)。dis數(shù)據(jù)采集器采用四路并

16、行輸入 ，可同時接插四種傳感器。(3)計算機(jī)(裝有實(shí)驗(yàn)軟件包)：通過實(shí)驗(yàn)軟件包中的教材專用軟件和教材通用軟件 以數(shù)值顯示、圖表、曲線等各種方式表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可根據(jù)要求對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)公式計算、曲線猜想與擬合等各種分析與處理。2、dis實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框圖：教材專用軟件教材通用軟件g-傳光強(qiáng)傳光電門傳磁感強(qiáng)度微電流傳電壓傳1 d37電流傳位移傳壓強(qiáng)傳溫度傳聲傳感力傳感3、傳感器使用方法簡介：(1)電流傳感器：使用方法與電流表類似，使用時把電流傳感器串聯(lián)在電路中。如果待測電流從電流傳感器的紅色線流入，黑色線流出，顯示的數(shù)值為正數(shù)；如果反接，顯示的數(shù)值為負(fù)數(shù)。(2)微電流傳感器：一般用于定性觀

17、察實(shí)驗(yàn)，其使用方法與電流傳感器類似。(3)電壓傳感器：使用方法與電壓表類似，使用時把電壓傳感器并聯(lián)在電路中。如果電壓傳感器的紅色線接到電路的高電位端，黑色線接到低電位端，顯示的數(shù)值為正數(shù)。如果反接,顯示的數(shù)值為負(fù)數(shù)。(4)壓強(qiáng)傳感器：用于測量氣體壓強(qiáng)，其讀數(shù)為絕對壓強(qiáng)值 ，無需通過大氣壓加以換算。使用時應(yīng)保證被測氣體容器與壓強(qiáng)傳感器前端的軟管連接緊密。(5)溫度傳感器：使用方法類似溫度計，其溫度敏感元件置于傳感器金屬探針的頂端使用時要讓被測物體與此處充分接觸。(6)聲傳感器：聲傳感器的敏感器件置于傳感器前端，使用時要將其對準(zhǔn)聲源。(7)位移傳感器：由超聲波發(fā)射模塊和接收模塊兩部分構(gòu)成。使用時將位移接收模塊 與數(shù)據(jù)采集器連接，位移發(fā)射模塊與運(yùn)動物體固定在一起，或直接將其作為運(yùn)動物體(如振子、落體等)使用。(8)力傳感器：既可測量拉力 ，又可測量壓力。軟件中規(guī)定：拉力的示數(shù)為正值，壓力示數(shù)為負(fù)值。(9)磁傳感器：磁傳感器探管前端內(nèi)置磁敏元件，使用時需接入數(shù)據(jù)采集器預(yù)熱幾分鐘,待讀數(shù)