D現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)數(shù)字化信息系統(tǒng)

第一章

D（1）

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)----數(shù)字

化信息系統(tǒng)(DIS)DigitalInformationSystemDIS設(shè)備的構(gòu)成DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)（軟件構(gòu)成，其中軟件包括教材專用軟件和教材通用軟件；傳感器的種類正在根據(jù)教學(xué)要求不斷擴(kuò)展）。DIS系統(tǒng)構(gòu)成DIS傳感器性能簡(jiǎn)表數(shù)據(jù)采集器前面板實(shí)驗(yàn)1．練習(xí)使用DIS實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜IS的使用方法。實(shí)驗(yàn)器材：DIS、刻度尺實(shí)驗(yàn)步驟：連接數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)。將位移傳感器的接收器接入數(shù)據(jù)采集器。運(yùn)行DIS應(yīng)用軟件，進(jìn)入“教材通用軟件”界面。打開(kāi)位移傳感器發(fā)射器的電源開(kāi)關(guān)，將發(fā)射端對(duì)準(zhǔn)接收端，移近移遠(yuǎn)發(fā)射器，觀察讀數(shù)的變化。數(shù)據(jù)記錄位移傳感器的測(cè)量范圍最大距離Smax/cm最小距離Smin/cm實(shí)驗(yàn)2．用DIS測(cè)定位移實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河肈IS測(cè)定位移并研究直線運(yùn)動(dòng)的S---t圖實(shí)驗(yàn)器材：DIS，軌道，小車，支架。實(shí)驗(yàn)裝置：如圖。實(shí)驗(yàn)步驟將位移傳感器接收器固定在軌道頂端，連接到數(shù)據(jù)采集器的第一通道；將位移傳感器發(fā)射器固定到小車上。點(diǎn)擊教材專用軟件主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的位移和速度”，打開(kāi)該軟件。點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”，將小車放到軌道上，打開(kāi)位移傳感器發(fā)射器的電源開(kāi)關(guān)，令其滑下。實(shí)驗(yàn)步驟當(dāng)獲得的s-t圖像如圖所示時(shí)，表明此次數(shù)據(jù)采集完成，點(diǎn)擊“停止記錄”。實(shí)驗(yàn)步驟拖動(dòng)滾動(dòng)條，將對(duì)應(yīng)小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的s-t圖像置于顯示區(qū)域中間，點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”按鈕，以便在s-t圖像上選擇研究區(qū)域。選擇研究區(qū)域的第一步，需通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)確定研究區(qū)域的“開(kāi)始點(diǎn)”。再次點(diǎn)擊，以確定研究區(qū)域的“結(jié)束點(diǎn)”。此時(shí)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圖像的初位移、末位移、時(shí)間差、速度的值。實(shí)驗(yàn)步驟點(diǎn)擊“v-t圖像”，觀察研究區(qū)域內(nèi)s-t圖像對(duì)應(yīng)的v-t圖像。點(diǎn)擊軟件窗口右下角的截圖按鈕，可將當(dāng)前實(shí)驗(yàn)結(jié)果以圖像文件的形式保存下來(lái)。點(diǎn)擊“s-t圖像”按鈕，可返回并重新設(shè)置選擇區(qū)域，對(duì)另一段s-t圖像進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)束，點(diǎn)擊“返回”按鈕，推出軟件，并注意關(guān)閉位移傳感器發(fā)射器的電源開(kāi)關(guān)。注意選擇研究區(qū)域時(shí)，默認(rèn)為起始點(diǎn)位于結(jié)束點(diǎn)之前。只有點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”后，才能激活“v-t圖像”按鈕。分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，不同小組的位移傳感器發(fā)射器可能相互干擾。用課本或木板加以簡(jiǎn)單遮擋即可解決此問(wèn)題。數(shù)據(jù)記錄初位置/m末位置/m位移/m時(shí)間/s速度/m·s-1選擇4段不同的研究區(qū)域，記錄下相應(yīng)數(shù)據(jù)。s-t圖像截圖作業(yè)1、練習(xí)部分:當(dāng)堂填寫(xiě)好兩份實(shí)驗(yàn)報(bào)告（P17---P19)2、練習(xí)部分:第13頁(yè)1---6題實(shí)驗(yàn)3．用DIS測(cè)定變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度。實(shí)驗(yàn)原理物體運(yùn)動(dòng)的平均速度s=v/t，s為時(shí)間t內(nèi)的位移實(shí)驗(yàn)器材DIS數(shù)據(jù)采集器；位移傳感器；計(jì)算機(jī)；DISLab力學(xué)軌道及配套小車等附件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程將位移傳感器接收器接入數(shù)據(jù)采集器，并固定在力學(xué)軌道的高端。將位移傳感器發(fā)射器與軌道小車固定在一起。調(diào)整位移接收、發(fā)射器的位置，使其基本正對(duì)。打開(kāi)專用軟件“研究勻速直線運(yùn)動(dòng)”，點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”。打開(kāi)位移傳感器發(fā)射器的電源開(kāi)關(guān)，讓小車自軌道的高端下滑，得出s-t圖像。實(shí)驗(yàn)過(guò)程選取一段研究范圍，記錄下小車在這段運(yùn)動(dòng)中的平均速度。重新選取研究范圍：不改變末位置，只改變研究范圍的初位置，縮小研究范圍，記錄下平均速度。繼續(xù)縮小研究范圍，記錄下小車的平均速度。一共記錄6組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄初位置末位置位移時(shí)間差平均速度單位：長(zhǎng)度單位都為m，時(shí)間單位s，速度單位m/s。s-t圖像截圖實(shí)驗(yàn)4、用DIS測(cè)變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度實(shí)驗(yàn)原理變速直線運(yùn)動(dòng)物體的平均速度：v=Δs/Δt，當(dāng)Δt無(wú)限小時(shí)（相應(yīng)地，位移Δs也無(wú)限?。藭r(shí)，v就是物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。實(shí)驗(yàn)器材DIS數(shù)據(jù)采集器；光電門傳感器；力學(xué)軌道附件及小車；擋光片（共4片，寬度分別為0.080m、0.060m、0.040m、0.020m）。計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)步驟將光電門傳感器固定在支架上，放在軌道的一側(cè)，連接到數(shù)據(jù)采集器第一通道。點(diǎn)擊教材專用軟件主界面上的實(shí)驗(yàn)條目“瞬時(shí)速度的測(cè)定”，打開(kāi)該軟件。軟件顯示出四次測(cè)量中擋光片的寬度（Δs）的默認(rèn)值：0.080m、0.060m、0.040m、0.020m。實(shí)驗(yàn)步驟點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”，依次將與軟件中Δs對(duì)應(yīng)的四片擋光片固定到小車上，讓小車從軌道上同一位置滑下，記錄下四次擋光的時(shí)間，同時(shí)得到小車的運(yùn)行速度。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納瞬時(shí)速度的概念和研究方法。數(shù)據(jù)記錄次數(shù)擋光片寬度/m通過(guò)光電門時(shí)間/s速度/m·s-11234實(shí)驗(yàn)結(jié)果截圖實(shí)驗(yàn)5．用DIS測(cè)定加速度實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定沿軌道下滑小車的加速度實(shí)驗(yàn)原理小車沿軌道下滑做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。測(cè)量小車在不同時(shí)刻的瞬時(shí)速度，根據(jù)加速度定義式：a=Δv/Δt，計(jì)算出小車的加速度。實(shí)驗(yàn)器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等）力學(xué)軌道小車實(shí)驗(yàn)步驟將位移傳感器接收器接入數(shù)據(jù)采集器，并固定在力學(xué)軌道的高端。將位移傳感器發(fā)射器與軌道小車固定在一起。調(diào)整位移接收、發(fā)射器的位置，使其基本正對(duì)。打開(kāi)專用軟件“用DIS測(cè)定加速度”，點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”。打開(kāi)位移傳感器發(fā)射器的電源開(kāi)關(guān)，讓小車自軌道的高端加速下滑，得出v-t圖像。實(shí)驗(yàn)步驟小車在軌道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，v-t圖應(yīng)是一條傾斜直線。理想的v-t圖像實(shí)驗(yàn)步驟拖動(dòng)滾動(dòng)條，將對(duì)應(yīng)小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的v-t圖像置于顯示區(qū)域中間。點(diǎn)擊“選擇區(qū)域”，在v-t圖上選定“開(kāi)始點(diǎn)”和“結(jié)束點(diǎn)”，根據(jù)這兩點(diǎn)的速度變化大小以及時(shí)間差、即可求出加速度。不改變斜面高度，重復(fù)步驟3、4，再次測(cè)量加速度。多次測(cè)量（至少測(cè)量4次）加速度，求出平均值，記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理次數(shù)初速度末速度Δv