人的五官感受客觀世界的范圍十分有限。隨著科技的發(fā)展，人們不斷地運用各種工具和儀器延伸著自己器官的感知范圍和準(zhǔn)確度，這種工具和儀器就是傳感器。在物理實驗中應(yīng)用傳感器，通過計算機采集數(shù)據(jù)，將測量結(jié)果及時準(zhǔn)確地記錄并顯示在大屏幕上，不僅能突出物理學(xué)科重實際，重運用的特點，而且能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科技的興趣，為提高演示實驗的教學(xué)效果提供了新的研究方向。本文就高一物理力學(xué)實驗之結(jié)合傳感器部分舉例說明。

1. 靜摩擦力與滑動摩擦力之對比研究、滑動摩擦力之規(guī)律研究

本實驗裝置，通過電機勻速拉動木板，力傳感器記錄細(xì)線對木塊的拉力，可以研究靜摩擦力，也可以通過改變壓力的大小，對最大靜摩擦力和滑動摩擦力與壓力的關(guān)系進(jìn)行定量研究，上圖為力傳感器記錄的細(xì)線拉力隨時間變化的圖像。

2. 共點力合成規(guī)律之探究

實驗裝置如圖所示，可以通過改變兩力的夾角得到不同的拉力，從而探究出力的合成規(guī)律，也可以動態(tài)地演示力隨角度的變化，從而突破難點。上圖為兩傳感器的即時數(shù)據(jù)輸出。

3. 瞬時速度之測量

實驗裝置如上圖，計算機能記錄擋光片通過光電門的時間，而擋光片的寬度是已知的，學(xué)生很容易得到物體通過擋光片時的瞬時速度。瞬時速度的測定，傳統(tǒng)的實驗儀器是無法做到的。傳感器使得很多與速度相關(guān)的實驗演示或定量探究成為可能(實驗加速度與外力和質(zhì)量之關(guān)系研究、動能定理之實驗驗證、機械能守恒定律之實驗驗證、動量定理之定量研究等都可以通過本裝置進(jìn)行演示)。下圖為物體撞擊傳感器時記錄的力隨時間變化的圖像，通過數(shù)據(jù)處理得到區(qū)域積分面積，為學(xué)生探究動量定理提供了條件。

縱坐標(biāo)為力，橫坐標(biāo)為時間，通過數(shù)據(jù)處理，得到F-t圖像與x軸所圍出圖形的面積即為力的沖量，測出碰撞前后的瞬時速度，求出動量的變化，即可探究動量定理。

4. 彈簧振子回復(fù)力與位移之關(guān)系研究

百聞不如一見，簡諧振動過程中回復(fù)力與時間的關(guān)系，傳統(tǒng)實驗往往是理論推導(dǎo)，本實驗裝置通過力傳感器能直觀的演示，如果加上位移傳感器、加速度傳感器，則各個物理量與時間的關(guān)系很清楚的定量顯示出來，便于學(xué)生突破難點、理解物理規(guī)律，傳感器的優(yōu)勢可見一斑。

通過以上實驗，可以看出，傳統(tǒng)的實驗儀器加上精密測量工具傳感器，演示實驗的教學(xué)效果得到了很大的提高。

責(zé)任編輯潘孟良