中学物理信息化实验的教学研究56443.docx
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1、中学物理实验教教学实验论文文论文题目 中中学物理信息息化实验的教教学研究 姓姓 名名 李 浩 班班 级级 物理0811班 学学 号号 081880122 同同 组 人 陈 贺 实验时间间: 20111 年 4 月 14 日中学物理信息化化实验的教学学研究李 浩(浙江师范大学学 数理与信信息工程学院院)【摘 要】信信息化实验已已经越来越受受到教育工作作者的重视,本本文举例阐述述了部分信息息化实验的原原理和应用,并并分析了其利利与弊。【关键词】传感感器 DIIS 计算算机 信息息化1 引言随着信息时代的的发展,信息息技术与中学学物理实验教教学的结合越越来越紧密,国国内各省市高高级中学陆续续将信息技
2、术术引入物理实实验教学中,提提高中学物理理实验的可视视化、具体化化、形象化程程度,使得物物理实验教学学课堂更充实实,更活跃。各类传感器的引引入为信息化化实验的教学学提供了工具具和优势,使使用传感器,将将各类信号转转化成电信号号,输入计算算机,使用计计算机进行数数据的处理,增增强了实验的的精确度,节节省了实验时时间,学生可可以将节省下下来的时间投投入更深层次次的学习。2 传感器传感器是一种物物理装置或生生物器官,能能够探测、感感受外界的信信号、物理条条件(如光、热热、湿度)或或化学组成(如如烟雾),并并将探知的信信息传递给其其他装置或器器官。本文讨讨论的主要是是作为物理装装置的传感器器。传感器是
3、能感受受规定的被测测量并按照一一定的规律转转换成可用信信号的器件或或装置,通常常由敏感元件件和转换元件件组成。传感感器是一种检检测装置,能能感受到被测测量的信息,并并能将检测感感受到的信息息,按一定规规律变换成为为电信号或其其他所需形式式的信息输出出,以满足信信息的传输、处处理、存储、显显示、记录和和控制等要求求。它是实现现自动检测和和自动控制的的首要环节。 在利用信息的过过程中,首先先要解决的就就是要获取准准确可靠的信信息,而传感感器是获取自自然和生产领领域中信息的的主要途径与与手段。现代代工业生产尤尤其是自动化化生产过程中中,要用各种种传感器来监监视和控制生生产过程中的的各个参数,使使设备
4、工作在在正常状态或或最佳状态,并并使产品达到到最好的质量量。因此可以以说,没有众众多的优良的的传感器,现现代化生产也也就失去了基基础。 在基础学科研究究中,传感器器更具有突出出的地位。现现代科学技术术的发展,进进入了许多新新领域:例如如在宏观上要要观察上千光光年的茫茫宇宇宙,微观上上要观察小到到厘米的粒子子世界,纵向向上要观察长长达数十万年年的天体演化化,短到秒的的瞬间反应。此此外,还出现现了对深化物物质认识、开开拓新能源、新新材料等具有有重要作用的的各种极端技技术研究,如如超高温、超超低温、超高高压、超高真真空、超强磁磁场、超弱磁磁砀等等。显显然,要获取取大量人类感感官无法直接接获取的信息息
5、,没有相适适应的传感器器是不可能的的。许多基础础科学研究的的障碍,首先先就在于对象象信息的获取取存在困难,而而一些新机理理和高灵敏度度的检测传感感器的出现,往往往会导致该该领域内的突突破。一些传传感器的发展展,往往是一一些边缘学科科开发的先驱驱。 由此可见,传感感器技术在发发展经济、推推动社会进步步方面的重要要作用,是十十分明显的。世世界各国都十十分重视这一一领域的发展展。相信不久久的将来,传传感器技术将将会出现一个个飞跃,达到到与其重要地地位相称的新新水平。3 传感器的的工作原理传感器工作原理理的是应用物物理效应,诸诸如压电效应应,磁致伸缩缩现象,离化化、极化、热热电、光电、磁磁电等效应。被
6、被测信号量的的微小变化都都将转换成电电信号。大多数传感器是是以物理原理理为基础运作作的。向传感感器提供15V电源源,激磁电路路中的晶体振振荡器产生4400Hz的的方波,经过过TDA20030功率放放大器即产生生交流激磁功功率电源,通通过能源环形形变压器T11从静止的初初级线圈传递递至旋转的次次级线圈,得得到的交流电电源通过轴上上的整流滤波波电路得到5V的直流流电源,该电电源做运算放放大器AD8822的工作作电源;由基基准电源ADD589与双双运放AD8822组成的的高精度稳压压电源产生4.5V的的精密直流电电源,该电源源既作为电桥桥电源,又作作为放大器及及V/F转换换器的工作电电源。当弹性性轴
7、受扭时,应应变桥检测得得到的mV级级的应变信号号通过仪表放放大器AD6620放大成成1.5V1V的强信号,再再通过V/FF转换器LMM131变换换成频率信号号,通过信号号环形变压器器T2从旋转转的初级线圈圈传递至静止止次级线圈,再再经过外壳上上的信号处理理电路滤波、整整形即可得到到与弹性轴承承受的扭矩成成正比的频率率信号,该信信号为TTLL电平,既可可提供给专用用二次仪表或或频率计显示示也可直接送送计算机处理理。由于该旋旋转变压器动动-静环之之间只有零点点几毫米的间间隙,加之传传感器轴上部部分都密封在在金属外壳之之内,形成有有效的屏蔽,因因此具有很强强的抗干扰能能力。有些传传感器既不能能划分到
8、物理理类,也不能能划分为化学学类。4 基本传感感器(1)热敏电阻阻热敏电阻是最原原始的传感器器之一,是将将温度的变化化转化成电阻阻的变化的实实验元件,热热敏电阻对温温度敏感,在在不同的温度度下表现出不不同的电阻值值。热敏电阻的主要要特点是:灵敏度较高,其其电阻温度系系数要比金属属大101100倍以上上,能检测出出10-6的温度变化化;工作温度范范围宽,常温温器件适用于-55315,高温器件件适用温度高高于315(目前最高高可达到20000),低温器器件适用于-27355;体积小,能能够测量其他他温度计无法法测量的空隙隙、腔体及生生物体内血管管的温度;使用方便,电电阻值可在00.11000k间任
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