D现代实验技术——数字化信息系统（DIS）
人们在搬迁至新居时往往要丈量卧室的面积。过去通常用卷尺量出长和宽，再估算出面积。假如要检测高度，有时还得用梯子。
如今，人们常使用一种超声波测距仪测量平均速度笔记，将它靠在墙壁，对准旁边的墙上，揿下按键，屏幕上立即能够最示所测距离的数值。一旦长与宽检测完毕，面积也就立刻显示下来。检测高度时，只要将测距仪置于地面就行了。通常测距仪的检测值一般可以精确到1cm。
图1-27
这些超声波测距仪实际上是应用了数字化信息技术。测距仪能发射超声波和接收反射的超声波，经过检查处理来实现检测，它集侦测、记录、运算、显示于一体。
数字化信息系统强悍的数据处理能力及实时显示功能，给数学量的检测带来了重大变化。
下边简单介绍怎样用数字化信息系统技术做化学实验。
哪些是数字化信息系统（DIS）？
借助现代信息技术进行的实验，称作DIS实验，“DIS”是英语“”的简写。在数学学中有许多数学量，如距离、位移、力、速度、温度、压强、电压、电流等，都可以用DIS进行检测。
1．DIS实验
DIS是我们对数字化信息系统的简称，它是运用现代信息技术进行学习的一种手段。
任何检测都有三个组成部份，如图1-28所示。
图1-28
从丈量卧室的事例可以看出，现代检测技术降低了主观判定造成的偏差，并且更便捷、更确切。其实，这些确切度有赖干仪器本身的精确程度。在小学数学的学习过程中，将常常用它来进行实验探究。
在这儿，我们将首次学习DIS，下边介绍一种DIS的主要元件。
DIS的基本结构是哪些？
【系统框图】
研究对象——传感器→数据采集器→计算机
图1-29
【主要元件】
（1）传感。可以检测力、位移、温度、光、电压、电流等各类数学量，并将数学量转化成相应的联通号。
（2）数据采集器。将传感采集到的各类联通号进行处理后输入计算机。
（3）计算机。将数据采集器输入的讯号（实验数据），通过应用软件进行剖析处理，并以多种方式实时显示在计算机的屏幕上。
2．DIS的基本结构
DIS由传感数据采集器和计算机组成（图1-29）
如何使用DIS？
DIS是中学化学实验中常用的仪器。下边以DIS位移传感为例，熟悉它的使用方式，图1-30表示用位移传感测直线距离的情形。
图1-30
3．练习使用DIS
用DIS位移传感检测距离。
【操作步骤】
1．联接数据采集器与计算机，将位移传感的接收器接入数据采集器
2．开启电源（包括位移传感的发射器电源），运行DIS应用软件。
3．点击DIS“实验条目”中的“练习使用DIS”，界面如图1-31所示。
图1-31
4．将位移传感的发射器与接收器正对放置，点击“开始记录”，观察计算机界面上的数据变化，并与刻度尺的检测结果进行比较。
5．改变接收器和发射器的相对距离，检测其可测的最大距离、最小距离，并将实验结果填入表1内。
表1位移传感的检测范围
最大距离smax/cm
最小距离smin/cm
点击
位移传感测距离的原理
图1-32
如图1-32（a）所示，位移传感由发射器和接收器组成，发射器内装有红外线和超声波发射器；接收器内装有红外线和超声波接收器。如图1-32（b）所示，检测时，固定在被测运动物体上的发射器向接收器同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲，接收器收到红外线脉冲时开始计时t1，收到超声波脉冲时停止计时t2，计算机按照二者的时差Δt和空气中的波速，估算出发射器和接收器之间的距离（红外线传播时间可以忽视）。如同暴雨时按照闪电和雷声的时差来估算雷电发生处的距离一样，脉冲的不断发射就可以对运动物体进行跟踪定位。
如何使用DIS研究变速直线运动的s-t图？
4．用DIS研究变速直线运动的s-t图
中学生实验
用DIS测定位移和速率
【实验目的】
研究变速直线运动物体的s-t图，并从中求物体的位移和速率。
【实验器材】
货车，1m长的轨道、DIS（位移传感、数据采集器、计算机等）。
【实验推论】
。
探求研究（DIS实验）
在小学我们早已学会依照运动物体位移和时间的关系画出它的s-t图。如今我们用DIS位移传感研究变速直线运动的s-t图。
【实验过程】
1．实验装置如图1-33所示，将位移传感的发射器固定在货车上，接收器固定在轨道右端（轨道稍倾斜，使货车能做变速直线运动），将接收器与数据采集器相连，联接数据采集器与计算机。
图1-33
2．开启电源测量平均速度笔记，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定位移和速率”，界面如图1-34所示。
图1-34
3．点击“开始记录”，放开货车使其运动。计算机界面的表格内，将出现货车的位移随时间变化的采样点数据，同时在s-t图上将出现对应的数据点，如图1-35所示。从点的迈向可大致看出货车位移随时间变化的规律。点击“数据点连线”得到位移随时间变化的曲线。
图1-35如何用DIS测变速直线运动的平均速率？
5．用DIS测变速直线运动的平均速率
根据前述中学生实验的步骤，使载有位移传感发射器的货车做变速直线运动，获得如图1-36所示的s-t图。
图1-36
点击“选择区域”，先后将AD、AC、AB选取为研究区域，观察实验界面下方速率窗口中显示的数值，并将数值填入表2，这就是相应区域的平均速率。
表2研究区域的平均速率
研究区域
平均速率(barv)/m·s-1
AD
AC
AB
从上述实验数据中，你能得出哪些推论？
瞬时速率怎么测定？
6．用DIS测变速直线运动的瞬时速率
【实验过程】
1．实验装置如图1-37所示，在货车的中心位置上固定挡光片，将光电门传感固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，使固定有挡光片的货车才能顺利通过并能挡光。
图1-37
2．开启电源，运行DIS应用软件，点击“实验条目”中的“用DIS测定瞬时速率”，界面如图1-38。
图1-38
3．点击“开始记录”，依次将与软件中Δs对应的挡光片固定在货车上，让货车从轨道的同一位置由静止开始下降，记录下四次挡光的时闻，DIS实时估算出货车通过光电门时的平均速率。把软件界面上的数据填入图1-38所示的界面空格中。
从实验数据剖析可知，挡光片的厚度逐步减少时，测得的速率值越来越趋近于货车经过挡光片所在位置的瞬时速率。
点击
光电门传感
图1-39
光电门传感为门式结构，如图1-39所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断掉；有物体挡光时，电路接通。计算机按照挡光物体的长度和挡光时间，手动算出物体的运动速率。
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