基于DISLab的对弹性片振动周期影响因素的改进探究

随着现代信息技术的发展，信息技术手段与传统物理实验的有效整合的迫切要求催生了一系列新的研究成果，DISLab就是最具代表性的成果之一。笔者运用DISLab探究弹性片振动周期的影响因素，借助其强大的数据自动采集和智能化处理功能，取得了很好的效果。
　　
　　1实验器材及其组装
　　
　　实验器材：朗威DISLab（数据线、电源线、数据采集器、磁传感器、微电流传感器）、电脑、小试管、铜漆包线、钢尺、铁架台、强磁铁块四块、台虎钳。
　　

　　器材组装：如图1所示，用台虎钳将钢尺水平夹紧，钢尺作为弹性片，并在钢尺近端点处吸附强磁铁块。然后，将磁传感器固定在铁架台上，并通过数据采集器与电脑连接，作为第一组探测仪器。另外，在小试管的近开口端绕5匝漆包线，磨去两端的漆皮，用胶带与小试管粘牢，两端与微电流传感器连接，作为第二组探测仪器。
　　
　　2实验探究过程
　　
　　1）实验过程
　　
　　⑴探究质量对弹性片振动周期的影响
　　
　　控制其他因素不变，尤其是保持弹性片长度不变，通过增加钢尺上磁铁块的数目来改变弹性片的质量。
　　
　　方法一：先将一块磁铁块吸附在钢尺近端点处，当钢尺静止时，使传感器的探测端正对钢尺上的磁铁块。开启数据采集器和通用软件，采用“示波”显示。将钢尺摆向一边，点击“开始”按钮，然后放手，使钢尺振动，得到磁传感器探测端处磁感应强度随时间变化的曲线（如图2所示）。记录多个振动周期，取平均值。
　　

　　逐渐增加磁铁块的数目，每增加一块，重复一次上述操作。最后，利用所得数据做出磁铁块数目（代表质量）和振动周期的关系图。
　　
　　方法二：将“方法一”中的磁传感器换成绕有漆包线的小试管，使试管口正对静止时的磁铁块。漆包线的两端与微电流传感器相连，采用“示波”显示。重复“方法一”中操作，得到线圈中感应电流随时间变化的曲线（如图3所示）。逐渐增加磁铁块数目，记录实验数据，并将实验数据与“方法一”中数据进行比较。
　　

　　⑵探究弹性片的长度对其振动周期的影响
　　
　　钢尺的质量保持不变，改变伸出长度。重复上述⑴中步骤，记录实验结果。
　　
　　2）实验数据测量原理及处理结果
　　
　　弹性片的振动是阻尼振动，振动时间短，频率高，常规的计时方法难以准确测得其振动周期。上述方法借助DISLab特有的动态波形数据采集功能，通过相应的磁感应强度及感应电流的周期性变化图像测得弹性片的振动周期，通过易测量获得难测量，轻松突破了操作难点。并且通过图像的实时显示来展现整个物理过程，引导学生从“陌生”的图像中找规律，有效的训练他们的探究能力。
　　
　　数据处理：
　　
　　⑴保持弹性片长度不变，改变其质量（见表1，图4）
　　

　　表1只改变磁铁块数目的实验数据弹性片长度23cm
　　

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