第一篇：DIS专用实验三十一 晶体的熔解和凝固
实验三十一 晶体的熔解和凝固
实验器材
朗威DISLab数据采集器、温度传感器、远红外加热器、铁架台、铁夹、试管、晶体萘、计算机。
实验装置
如图31-1。
图31-1 晶体的熔解和凝固实验装置
实验操作
1．用铁夹将温度传感器及盛放有少量晶体萘的试管固定到铁架台上，将温度传感器接入数据采集器。
2．点击教材专用软件主界面上的实验条目“晶体的溶解和凝固”，打开该软件（图31-2）。
3．点击“开始记录”，打开远红外加热器开关对盛放有少量萘晶体的试管加热，观察实验现象及曲线。
4．当温度高出萘的熔解温度时，关闭远红外器开关，观察实验现象及曲线。
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图31-2 实验结果
第二篇：实验九 晶体X射线衍射
实验九 晶体X射线衍射
前言：
1914年诺贝尔物理学奖授予德国法兰克福大学的劳厄,以表彰他发现了晶体的X射线衍射。劳厄发现 X射线衍射是20世纪物理学中的一件有深远意义的大事，因为这一发现不仅说明了X射线的认识迈出了关键的一步, 而且还第一次对晶体的空间点阵假说作出了实验验证,使晶体物理学发生了质的飞跃。证明原子的真实性。从此以后, X射线学在理论和实验方法上飞速发展, 形成了一门内容极其丰，应用极其广泛的综合学科。X射线衍射技术是利用X射线在晶体.非晶体中衍射与散射效应，进行物相的定性和定量分析.结构类型和不完整性分析的技术，目前已经广泛使用。
由于X射线的波长位于0.001-10 nm之间，与物质的结构单元尺寸数量级相当，因此X射线技术成为物质结构分析的主要分析手段，广泛应用于物理学、化学、医学、药学、材料学、地质学和矿物学等学科领域。
实验目的：
1.理解晶体的基本概念和XRD的基本原理。2.了解并掌握X-射线衍射仪的结构和使用方法。3.熟悉定性相分析方法。
4.培养学生获得一定的独立工作能力和科学研究能力。
实验仪器：
DX-2500 型衍射仪由丹东方圆仪器有限公司制造，采用多CPU系统完成X射线发生器.测角仪控制及数据采集，精确地测定物质的晶体结构.点阵常数.物质定性和定量分析，安装相应附件能完成物质的织构.应力测定。1.X射线管
X射线管主要分密闭式和可拆卸式两种。广泛使用的是密闭式, 由阴极灯丝、阳极、聚焦罩等组成, 功率大部分在 1～2千瓦。可拆卸式X射线管又称旋转阳极靶,其功率比密闭式大许多倍, 一般为 12～60千瓦。常用的X射线靶材有 W、Ag、Mo、Ni、Co、Fe、Cr、Cu等。X射线管线焦点为 1×10平方毫米, 取出角为3～6度。
选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样的背底，使图样清晰。2.测角仪
测角仪是粉末X射线衍射仪的核心部件，主要由索拉光阑、发散狭缝、接收狭缝、防散射狭缝、样品座及闪烁探测器等组成。
1）衍射仪一般利用线焦点作为X射线源S。如果采用焦斑尺寸为1×10平方毫米的常规X射线管，出射角6°时，实际有效焦宽为0.1毫米，成为0.1×10平方毫米的线状X射线源。
2）从S发射的X射线，其水平方向的发散角被第一个狭缝限制之后，照射试样。这个狭缝称为发散狭缝(DS)，生产厂供给1/6o、1/2o、1o、2o、4°的发散狭缝和测角仪调整用0．05毫米宽的狭缝。
3）从试样上衍射的X射线束，在F处聚焦，放在这个位置的第二个狭缝，称为接收狭缝(RS)．生产厂供给0.15毫米、0.3毫米、0.6毫米宽的接收狭缝。
4）第三个狭缝是防止空气散射等非试样散射X射线进入计数管，称为防散射狭缝(SS)。SS和DS配对，生产厂供给与发散狭缝的发射角相同的防散射狭缝。
5）S1、S2称为索拉狭缝，是由一组等间距相互平行的薄金属片组成，它限制入射X射线和衍射线的垂直方向发散。索拉狭缝装在叫做索拉狭缝盒的框架里。这个框架兼作其他狭缝插座用，即插入DS，RS和SS．
3.X射线探测记录装置
衍射仪中常用的探测器是闪烁计数器(SC)，它是利用X射线能在某些固体物质(磷光体)中产生的波长在可见光范围内的荧光，这种荧光再转换为能够测量的电流。由于输出的电流和计数器吸收的x光子能量成正比，因此可以用来测量衍射线的强度。
闪烁计数管的发光体一般是用微量铊活化的碘化钠(NaI)单晶体。这种晶体经X射线激发后发出蓝紫色的光。将这种微弱的光用光电倍增管来放大．发光体的蓝紫色光激发光电倍增管的光电面(光阴极)而发出光电子(一次电子)。光电倍增管电极由10个左右的联极构成，由于一次电子在联极表面上激发二次电子，经联极放大后电子数目按几何级数剧增(约106倍)，最后输出像正比计数管那样高(几个毫伏)的脉冲。4.计算机控制、处理装置
衍射仪主要操作都由计算机控制自动完成，扫描操作完成后，衍射原始数据自动存入计算机硬盘中供数据分析处理。数据分析处理包括平滑点的选择.背底扣除.自动寻峰.d值计算，衍射峰强度计算等。
实验内容：
1.测量室温下单晶硅样品、多晶ZnO粉末样品和多晶ZnO薄膜样品的XRD谱
首先熟悉样品架.样品台.X射线管.测量仪器和软件。把样品置于样品台上放好，开启仪器进行测量。多晶粉末试样必需满足这样两个条件：晶粒要细小，试样无择优取向(取向排列混乱)。所以，通常将试样研细后使用。可用玛瑙研钵研细。对薄膜样品，要将其剪成合适大小，用胶带纸粘在支架上即可。2.物相定性分析
X射线衍射物相定性分析方法有以下几种：
a.三强线法：
（1）从前反射区（90°～20o）中选取强度最大的三根线，并使其d值按强度递减的次序排列。
（2）在数字索引中找到对应的d1(最强线的面间距）组。
（3）按次强线的面间距d2找到接近的几列。
（4）检查这几列数据中的第三个d值是否与待测样的数据对应，再查看第四至第八强线数据并进行对照，最后从中找出最可能的物相及其卡片号。
（5）从档案中抽出卡片，将实验所得d及I/I1跟卡片上的数据详细对照，如果完全符合，物相鉴定即告完成。
如果待测样的数据与标准数据不符，则须重新排列组合并重复（2）～（5）的检索手续。如为多相物质，当找出第一物相之后，可将其线条剔出，并将留下线条的强度重新归一化，再按过程（1）～（5）进行检索，直到得出正确答案。
b.特征峰法：
对于经常使用的样品，其衍射谱图应该充分了解掌握，可根据其谱图特征进行初步判断。例如在26.5度左右有一强峰，在68度左右有五指峰出现，则可初步判定样品含SiO2。
c.参考文献资料法：
在国内国外各种专业科技文献上，许多科技工作者都发表很多X射线衍射谱图和数据，这些谱图和数据可以作为标准和参考供分析测试时使用。
d.计算机检索法：
随着计算机技术的发展，计算机检索得到普遍的应用。这种方法可以很快得到分析结果，分析准确度在不断提高。但最后还须经认真核对才能最后得出鉴定结论。
实验原理和实验参数选择：
1.实验原理
英国物理学家布拉格父子把空间点阵理解为互相平行且面间距相等的一组平面点阵(或面网)，将晶体对X射线的衍射视为某些面网对X射线的选择性反射。从面网产生反射的条件出发，得到一组面网结构发生反射(即衍射)的条件，既布拉格方程。X射线有强的穿透能力，在X射线作用下晶体的散射线来自若干层原子面，除同一层原子面的散射线互相干涉外，各原子面的散射线之间还要互相干涉。这里只讨论两相邻原子面的散射波的干涉。它们的光程差为2dsinθ。当光程差等于波长λ的整数倍时，相邻原子面散射波干涉加强，即干涉加强条件为：λ=2dsinθ。
布拉格方程推导示意图
每一种结晶物质都有各自独特的晶胞参数和晶体结构。在已知波长λ的X射线辐射下，X光在物质的某晶面上产生衍射，并得到衍射曲线(横坐标为2θ, 单位：度˚；纵坐标为强度，单位：原子单位a.u.)。
根据布拉格(W.L.Bragg)方程λ =2dsinθ(θ为衍射角或布拉格角，单位：度)就可以计算出该物质的晶面距离 d值（单位：Å）。衍射线的绝对强度(I)和相对强度(I/I0 或 I/I1)同时给出。由于目前的仪器配有计算机操作系统，计算机可以根据衍射曲线进行数据处理，直接给出d.I值。
没有任何两种物质，它们的晶胞大小.质点种类及其在晶胞中的排列方式是完全一致的。因此，当x射线被晶体衍射时，每一种结晶物质都有自己独特的衍射花样，它们的特征可以用各个衍射晶面间距d和衍射线的相对强度I/I0来表征。其中晶面间距d与晶胞的形状和大小有关，相对强度则与质点的种类及其在晶胞中的位置有关。所以任何一种结晶物质的衍射数据d和I/I0是其晶体结构的必然反映，因而可以根据它们来鉴别结晶物质的物相。
非晶态的物质(或结晶度很低的物质)在已知波长X射线的辐射下，同样可以产生衍射，但得到的衍射曲线为一个或几个很宽的衍射峰。
2.实验参数选择 a.阳极靶的选择
选择阳极靶的基本要求：尽可能避免靶材产生的特征X射线激发样品的荧光辐射，以降低衍射花样的背底，使图样清晰。
必须根据试样所含元素的种类来选择最适宜的特征X射线波长(靶)．当X射线的波长稍短于试样成分元素的吸收限时，试样强烈地吸收X射线，并激发产生成分元素的荧光X射线，背底增高。其结果是峰背比(信噪比)P／B低(P为峰强度，B为背底强度)，衍射图谱难以分清。
X射线衍射所能测定的d值范围，取决于所使用的特征X射线的波长。X射线衍射所需测定的d值范围大都在10埃至1埃之间。为了使这一范围内的衍射峰易于分离而被检测，需要选择合适波长的特征X射线。一般测试使用铜靶，但因X射线的波长与试样的吸收有关，可根据试样物质的种类分别选用Co、Fe或C靶。此外还可选用钼靶，这是由于钼靶的特征X射线波长较短，穿透能力强，如果希望在低角处得到高指数晶面衍射峰，或为了减少吸收的影响等，均可选用钼靶。
b.管电压和管电流的选择
工作电压设定为3 ～ 5倍的靶材临界激发电压。选择管电流时功率不能超过X射线管额定功率，较低的管电流可以延长X射线管的寿命。
X射线管经常使用的负荷(管压和管流的乘积)选为最大允许负荷的80％左右。但是，当管压超过激发电压5倍以上时，强度的增加率将下降．所以，在相同负荷下产生X射线时，在管压为激发电压的约5倍以内时要优先考虑管压，在更高的管压下其负荷可用管流来调节．靶元素的原子序数越大，激发电压就越高。由于连续X射线的强度与管压的平方呈正比，特征X射线与连续X射线的强度之比，随着管压的增加接近一个常数，当管压超过激发电压的4～5倍时反而变小，所以，管压过高，信噪比P/B将降低，这是不可取得的。
c.发散狭缝的选择(DS)
发散狭缝(DS)决定了X射线水平方向的发散角，限制试样被X射线照射的面积。如果使用较宽的发射狭缝，X射线强度增加，但在低角处入射X射线超出试样范围，照射到边上的试样架，出现试样架物质的衍射峰或漫散峰，对定量相分析带来不利的影响。因此有必要按测定目的选择合适的发散狭缝宽度。生产厂家提供1/6°、1/2°、1°、2°、4°的发散狭缝，通常定性物相分析选用1°发散狭缝，当低角度衍射特别重要时，可以选用1/2°（或1/6°）发散狭缝。
d.防散射狭缝的选择（SS）
防散射狭缝用来防止空气等物资引起的散射X射线进入探测器，选用SS与DS角度相同。
e.接收狭缝的选择（RS）
生产厂家提供0.15mm、0.3mm、0.6mm的接收狭缝，接收狭缝的大小影响衍射线的分辨率。接收狭缝越小，分辨率越高，衍射强度越低。通常物相定性分析时使用0.3mm的接收狭缝，精确测定可使用0.15mm的接收狭缝。
f.滤波片的选择
Z滤 < Z靶－(1～2): Z靶 < 40, Z滤= Z靶－1, Z靶 > 40, Z滤= Z靶－2
g.扫描范围的确定
不同的测定目的，其扫描范围也不同．当选用Cu靶进行无机化合物的相分析时，扫描范围一般为90°～2°（2θ）；对于高分子，有机化合物的相分析，其扫描范围一般为60 ～2°；在定量分析点阵参数测定时，一般只对欲测衍射峰扫描几度。
h.扫描速度的确定
常规物相定性分析常采用每分钟2°或4°的扫描速度，在进行点阵参数测定，微量分析或物相定量分析时，常采用每分钟1/2°或1/4°的扫描速度。
操作步骤：
1.开启墙壁上的主电源开关。
2.按下仪器面板上的“绿色”power按钮，接通仪器电源。
3.检查水循环系统开关是否在“启动”或“运行”位置，是否正常运行。4.开启控制电脑。
5.按要求制备样品，粉末和薄膜表面要求与样品板表面保持同一平面。安装样品，如果有粉末样品洒落，一定注意及时清扫。
6.启动仪器控制系统软件，设定参数，电压和电流一般设定为40 kV，25 mA(如果增加功率,须经仪器负责人允许,但最大不要超过40 kV，40 mA!)，开始扫描。7.所有样品扫描结束，退出控制程序系统时，一定关闭高压。8.按下机器面板上的“红色”power按钮，将机器关闭。9.关闭墙壁上的主电源开关。
思考题：
1.查阅相关文献，了解根据XRD图计算样品颗粒大小公式的使用条件。2.X射线衍射分析可以用来解决哪些实际问题？ 3.如何选择X射线管及管电压和管电流？ 4.粉末样品制备有几种方法，应注意什么问题？ 5.X射线谱图鉴定分析应注意什么问题？
第三篇：革兰染色和血浆凝固酶实验
革兰染色和血浆凝固酶实验
实验目的：
掌握革兰染色法的原理以及实验步骤；理解血浆凝固酶试验的原理；掌握血浆凝固酶试验的操作方法以及结果判断。
试验仪器及试剂：
仪器：载玻片、特种铅笔、试管夹、酒精灯、打火机、接种环、染色盘、显微镜
试剂：龙胆紫溶液、碘溶液、脱色液、沙黄溶液、生理盐水、蒸馏水、菌种、金黄色葡萄球菌培养物、EDTA抗凝兔血浆等
实验原理：
革兰染色：细菌的不同显色反应是由于细胞壁对乙醇的通透性和抗脱色能力的差异，主要是肽聚糖层厚度和结构决定的。经结晶紫染色的细胞用碘液处理后形成不溶性复合物，乙醇能使它溶解，所以染色的前二步结果是一样的，但在G+细胞中,乙醇还能使厚的肽聚糖层脱水，导致孔隙变小，由于结晶紫和碘的复合物分子太大，不能通过细胞壁，保持着紫色。在G-细胞中，乙醇处理不但破坏了胞壁外膜，还可能损伤肽聚糖层和细胞质膜，于是被乙醇溶解的结晶紫和碘的复合物从细胞中渗漏出来，当再用衬托的染色液复染时，显现红色。红色染料虽然也能进入已染成紫色的G+细胞，但被紫色盖没，红色显示不出来。
血浆凝固酶试验：致病的葡萄球菌可分泌游离型凝固酶到菌体外，游离型凝固酶能被血浆中的协同因子激活为凝酶样物质，将液态的纤维蛋白原转变为固态的纤维蛋白而使血浆凝固。
实验步骤：
革兰染色：1.标记：用特种铅笔在载玻片上画一个小圈，用来大致确定菌液滴的位置。
2.涂片：滴加一小滴无菌生理盐水与洁净载玻片上，用打火机点燃酒精灯灼烧接种环，待接种环冷却后在培养基中取细菌，然后将菌落或菌苔轻轻涂布散开（菌液标本可直接涂在载玻片上），涂片完成消毒接种环，熄灭酒精灯。
3.干燥：涂片后在室温下自然干燥，也可在酒精灯上略加温，使之迅速干燥，但勿靠近火焰（火焰上方15cm左右，可用手背试温，要求以玻片背面触及手背皮肤热而不烫为宜）
4.固定：用高温进行固定，即用夹子夹取载玻片一端，标本面朝上，在酒精的外焰快速来回移动3~4次，共约3~4秒，放置待冷却后染色
5.染色：（1）初染：龙胆紫溶液染色10
s
后用蒸馏水冲洗，沥去水分
（2）煤染：碘液染色10
s
后用蒸馏水冲洗，沥去水分
（3）脱色：脱色剂脱色10-20
s
后用蒸馏水冲洗，沥去水分
（4）复染与水洗：沙黄溶液染色10
s
后用蒸馏水冲洗，自然干燥后镜检
6.显微镜观察
血浆凝固酶试验：1.取一张载玻片做好标记，一侧滴加生理盐水作为对照，一侧滴加兔血浆
2.接种环灼烧消毒，待冷却后用接种环挑取金黄色葡萄球菌在生理盐水侧涂匀；接种环灼烧消毒，待接种环冷却后再跳去金黄色葡萄球菌在兔血浆侧涂匀，5-10秒内观察结果
实验结果：
实验分析：
革兰染色：1、涂片时动作要轻柔，使其薄而均匀，动作过大会改变细菌的排列形式
2、固定这一步骤能杀死细菌，固定细菌结构，保证菌体能牢固地黏附在载玻片上，以免水洗时被水冲掉，并且能改变菌体对染料的通透性。
3、龙胆紫是碱性染料可与细菌的DNA
结合使细菌呈紫色
4、媒染剂的作用使增强染料与细菌的亲和力更好地加强染料与细菌的结合5、脱色是革兰染色的关键步骤，目的是帮助染料从被染色的细菌中
脱色，利用细菌对染料脱色的难易程度不同而将细菌加以区分；革兰阳性细菌不易被脱色剂脱色，而革兰阴性菌则易被脱色
6、复染的目的是使脱色的细菌重新染上另一种颜色，以便与未脱色菌进行比较
7、革兰阳性菌经染色后呈紫色而革兰阴性菌呈红色，另外要注意，在实验中经常会出现假阳性和假阴性的结果，假阳性主要是由于脱色不完全，可能是由于涂片过厚,或者是结晶紫染色过度，导致脱色不完全。假阴性可能是因为细胞固定过度，造成细胞壁通透性的改变，而出现假阴性结果;另外,细胞培养时间太长,可能已经有部分细胞发生死亡或者自溶,也导致细胞壁通透性的改变而出现假阴性结果。
血浆凝固酶试验：1、血浆凝固酶是鉴定致病性葡萄球菌的重要指标。
2、运用玻片法血浆凝固酶试验可检测游离型凝固酶，使用EDTA抗凝兔血浆试验效果最佳。
3、血浆凝固酶试验结果的判断:出现明显的凝聚颗粒为阳性、无凝集颗粒为阴性。
第四篇：论文《DIS实验系统在中职物理教学中的应用》
DIS实验系统在中职物理实验教学中的应用
江阴市商业中等专业学校王翔
*** 摘要：物理是一门以观察和实验为基础的学科，实验教学在物理教学中有着不可替代的作用，尤其是针对中职院校的特点，实验尤为重要。中等职业教育以培养专业技术人才为目的，对学生的动手能力有很高的要求，而物理实验对学生在这方面的能力提高有着不可替代的作用，特别是在信息化手段高度普及的今天，将信息技术应用到物理实验中，将对提高中职学生的综合素质有着极大的意义。本文通过对DIS数字化实验系统在中职物理教学应用现状的分析及存在的问题进行一些思考和探讨。
关键词：DIS数字化实验系统中职物理实验教学
一、中职物理DIS实验系统应用的现状
（一）教师方面
通过调查我们发现，并非所有的教师了解DIS数字化实验系统，并未产生极大的兴趣。在谈到数字化实验器材在教学中的使用程度上，仅有极少部分教师经常用数字化实验器材完成演示实验。经过调查我们总结出如下几个问题：
1、教师对物理实验的重视程度不够
从实际调查来看，虽然几乎所有的学生都希望能够在物理教学中经常进行物理实验，但大部分教师对实验是物理教学的基础及其重要性认识还不够，实验的教育功能还未能得到充分有效的发挥，由于目前高考对实验的考查仍然是书面表达的方式，因此，在实际教学中，主要是还是以教师“讲实验”，学生“听实验、看实验、练实验”的机械学习现象。
2、与DIS数字化实验系统相应的实验培训缺失
DIS实验系统不同于传统实验器材，需要由计算机对采集的信息进行数据和图形的处理，这一过程需要通过特殊的软件来完成，因此对软件的熟练程度是利用DIS实验仪器完成物理实验的先决条件。然而，由于学校对教师相关培训不到位，导致了教师由于对实验仪器不熟练，无法使用该实验仪器。
3、对DIS数字化实验系统的认识不够，处于低水平使用的程度
新课程倡导信息技术与学科教学的有机整合，而信息技术不再是一种技术手段，而是一种学习方式的根本变革。而DIS数字化实验系统作为一种载体，利用计算机作为终端，形成新一代智能化教学仪器。然而大部分教师对DIS数字化实验系统的认识还远远不够，教学中被动地、低水平地使用DIS的现象还比较普遍，DIS并没有给课堂教学设计带来十分明显的变化，DIS实验前后的课堂教学设计与不使用DIS几乎是一样的。
(二)学生方面
1、大多数中职学生对学习物理充满兴趣
中职学生对探索物理世界的秘密或规律有较强的好奇心，并且愿意或想学物理，因此大多数学生对物理学习是感兴趣的，但是由于物理是基础课少数学生缺乏学习动力，几乎放弃了物理学习。
2、中职学生对传感器有一定的认识
据调查发现，绝大多数学生还是知道传感器在生活中有着广泛的应用，对传感器的主要功能有一定的了解，学生最了解的电子产品就是自己每天使用的手机，所以无一例外的选择了手机内部包含传感器元件，也从侧面反映出学生对传感器的功能有一定程度的了解。
3、学生期望能够在教学中经常用传感器进行物理实验
物理实验能够提供生动鲜活的物理事实，让学生在心情舒畅的状态下积极主动地学习，从而建立概念、理解规律。数据调查表明，绝大部分学生希望在物理教学中经常进行物理实验，期待用传感器来完成物理实验，渴望将现代信息技术注入传统的物理实验中。
二、中职DIS实验系统的应用建议
1、提高认识、转变观念
在中职院校中，师生对基础课不够重视，认为只要把专业实训做好就行了，而物理实验教学无关轻重，中职院校物理实验教学现状很大程度上于此观念有关。因此，教师对新课程所倡导的的教育理念的认同和理解，是实现信息技术与物理教学有机整合的第一步。要充分认可DIS系统的时代性、创新性，提高认识，转变传统的教学观念。
2、加强对教师的实验培训
目前一线教师对DIS数字化实验系统的操作还不熟悉，除了加大对实验的硬件投入外，教育行政部门还应加强对教师的实验培训，注重“软投入”。应针对各类学校教师的不同特点，进行实验操作技能、拓展实验、开发实验等方面的培训。创设交流平台，使每位教师能在互动中学习而知不足，将物理实验与自己的课堂很好地融合，让更多的教师在实践中去探索信息技术与传统实验整合。
3、进一步挖掘DIS数字化实验系统的物理教学功能
DIS实验器材具有高精确度、高灵敏度、实时测量记录数据等物理性能，扩大了物理实验的内涵，数据采集及处理的时间大大缩短，给学生提供更多讨论分析的时间。我们应该利用DIS系统所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来，使学生的创新思维和实践能力借助DIS系统这个载体得到发展。
4、从适应时代要求的角度改革教材
现有的中职院校物理实验教材与高中物理实验教材内容和形式区别不大，中职院校物理实验教学要注意培养学生的实验兴趣，调动学生的主观能动性，多开设探索性实验，让学生自己去发现问题、研究问题、解决问题。这正好契合了DIS实验系统的特点，它具有开放的特性，学生可以通过自己的理解自己设计实验，实现问题的自我发现和自我解决，从而提高学生的学习能力和解决问题的能力。
综上所述，DIS系统的引入使得中职物理教学向更深层次进行改革，DIS的出现使教学面临新的机遇和挑战。我们将通过观念的转变，进一步研究教学过程中的各个环节，使DIS的实验教学更具针对性和实效性，逐步加强对学生科学方法的训练和科学精神的培养，提高学生的科学探究能力。
第五篇：高中物理教学论文 数字化实验系统(DIS)在中学物理教学中的应用
数字化实验系统（DIS）在中学物理教学中的应用
摘要：本文首先对数字化实验室及其组成作了介绍,并介绍了数字化实验系统在中学物理教学中的功能,最后举了一个实例来说明数字化实验系统在中学物理教学中的应用.关键词：数字化实验系统；物理教学；超重和失重
《普通高中·物理课程标准》明确指出：“重视将信息技术应用到物理实验室……诸如通过计算机实时测量、处理实验数据、分析
实验结果等”现行高中物理教材的许多地方介绍了用传感器进行的物理实验。在教学实践中发现，数字实验系统引入课堂教学，对新课程的教学改革起到很大的促进作用。本文浅显的谈一下数字化实验系统在中学物理教学中的应用，希望能够对广大师生有所帮助。一数字化实验系统简介
数字化实验系统是一个开放性的实验平台，将传感器和计算机组成多功能的测量系统，能够独立地或者与传统的仪器结合起来进行实验，通过传感器快速、高精度地实时采集数据，通过接口与计算机连接，使计算机完成数据的采集、计算、分析并展示真实的实验结果。用它们可以完成力、热、声、光、电等各类实验，提高测量的精度和
作者简介：李永峰（1978-），男，运城市盐湖区人，中学物理教师。2002年7月毕业于天津大学电力系统自动化专业，现主要从事高中物理教学工作。通讯地址：山西省运城市盐湖区第二高级职业中学李永峰 联系电话：0359-8696635.***
速度，完成常规仪器难以完成的实验，是深层次的信息技术与传统实验的整合。它主要有硬件和数字化实验室专用软件（用于传感器数据的采集、数据表现与数据分析）两部分构成，其中硬件包括传感器（感器的作用是把实验中测量的各种非电信号如：力、位移、光强、PH值等）转换成标准的电信号，并把这些电信号传递给采集器）、计算机和采集器（采集器是传感器与计算机的接口，它的作用是把实验中各种传感器输出的电信号转换成数字信号并输入到计算机中）构成。
二数字化实验系统在中学物理教学中的功能： １．实验过程“可视化”利于学生理解物理概念
实验过程可视化包括实验过程空间可视性和实验过程时间可视性。这是学生学习物理过程分析，建立物理概念，理解物理规律的认知基础，是学会处理物理问题的关键所在。传统的教学方法与实验难以再现相关的物理现象与过程时，运用数字化实验系统创设问题情景（如弹簧振子F-t、x-t关系）在情境中，学生根据情景的再现来观察事物的现象，通过现象的分析与思考，从而为建立相应的物理概念提供经验基础。
２．数据处理能力强大，利于学生分析物理过程
数字实验系统采用计算机自动控制，系统能够在很短的时间内采集和处理大量的数据，并利用计算机强大的数据处理和作图功能，将数据反映成图象来描述瞬间量的变化过程（如在弹簧振子的振动实验直观显示F-t，x-t动态图象）。让学生在定性与定量的分析相结合的基础上来认识物理过程。让学生在认识物理过程的过程中逐步形成分析物理过程的能力。
3．学生自主的时间增多，利于实施探究教学
传统实验探究将占去了大部分时间，根本没有足够的时间让学生充分自由表达、质疑和提问。而数字化实验由传感器和数据采集器代替人眼读取数据，用计算机软件取代纸笔方式手工记录数据，计算机软件代替人脑对数据进行简单统计、处理和分析，使学生摆脱了繁琐的计算 1 过程，能够直接把测量数据的变化过程通过“待测物理量──时间”图象直接显示出来，直观地看出物理量之间的变化关系，使学生摆脱了手工作图的繁琐和作图不准确而造成的实验错误，从而让学生能够将更多的时间、心力用于实验设计，用于探究和分析，用于验证和修改假设，从而有利于探究教学的实施。
4给学生的课题研究提供了工具利于学生创新意识的培养
在使用数字实验系统之前，学生总是苦思冥想找课题，费尽心机找器材，这是研究性学习过程中的普遍现象。有了DIS和配套的专用和通用实验软件，循着拿着器材找课题的思路，不仅让课堂教学内容得到了延伸，而且使得学生开展真正意义上的探究也成为可能。5．为中学物理“互动式教学”创造了条件．
在实验室中将计算机联机，可以方便地实现数据共享，在教师的指导下对各组实验结果进行比较、探讨，为开放、互动性的课堂教学创造了条件． 三数字化实验系统在中学物理教学中的应用实例 1数字化实验系统在中学物理教学中的应用步骤：
2数字化实验系统应用实例： 课题：超重与失重
实验目的：（1）运用我们所学过的有关知识去研究、分析产生超重与失重的原因，更好地加深理解牛顿第二定律和拓展我们的知识面。（2）培养学生的合作精神和组织协调能力
实验器材：朗威DISLab传感器、计算机、重物
实验原理：用力传感器拉着重物在竖直方向上运动，通过力传感器得到拉力的大小，分析这个拉力大小与重物运动的加速度之间的关系。实验步骤：（1）将力传感器接入数据采集器，选择“示波”显示方向
（2）握住传感器的手柄，使其测钩竖直向下，点击“调零”；
（3）将重物（6N左右）悬挂在力传感器测钩上；
（4）手持悬挂有重物的力传感器，沿垂直于地面的方向加速升降，观察波形变化（5）点击“停止”，回放“F-t”图线
（6）根据实验获得的“F-t”图线，分析推断该图线不同区段所对应的运动状态，对我们实验之前的猜想（超重和失重的原因）加以验证；
数据分析：
图中水平段的图线表示重力大小，AB的上升趋势表明拉力F在不断地变大，并且每一时刻拉力F都比重力大，且在B点处有最大值。因此，这一阶段的物体于超重状态。因为F>mg,由公式F-mg=ma（我们设竖直向上为正方向）得出a>0且a不断变大,因此，当物体具有向上的加速度时，物体发生超重现象。在BC的拉力F虽然在不断减小，但拉力F仍然大于重力，因此，物体还是发生超重现象。
CD的下降趋势表明拉力F在不断地变小，并且每一时刻拉力F都 比重力小，此时的物体处于失重状态。在D处有最小值，此时的拉 力F=0，物体处于完全失重状态。因为F a<0，所以，当a<0时，物体发生失重现象。在DE处的拉力F虽然在不断增大，但拉力F仍然小于重力，因此，物体还是发生失重现象。 实验结论：当物体具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态。学生练习：如图是用传感器完成的超重与失重的实验图线，图中哪些曲线段表示物体处于超重状态，哪些曲线段表示物体处于失重状态。由图可以发现加速度最大时，对应图中的什么位置；速度最大时，对应图中的什么位置。 数字化实验系统是现代信息技术与物理课程的整合，更重要的是教育观念的一个转变，对物理课程的教学模式和内容都将产生深远的影响。中学物理教师应花足时间研究，充分发挥数字实验系统在物理课堂教学中的作用，进一步挖掘它的功能，积极培养学生的自主探究学习和创新的能力。
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