数码技术在设计性、的研究性物理实验中的应用的研究.pdfVIP

2008年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 371 数码技术在设计性、研究性物理实验中的应用研究 陈东生1 刘永生 熊慧萍王莹 (上海电力学院物理实验中心，上海200090) 摘要本文简要说明了数码相机的有关原理，接着说明基于数码技术的设计性、研 究性物理实验开发的内容，最后给出它的意义． 关键词数码相机；Flasllrnx；Photoshop 1 引言 Still 数码相机又称数字相机(Digital 架数码相机问世以来，数码技术已渗透到了各个领域，早期用于高端科技．数码相机由光学镜 出控制单元组成，其原理如图l所示． 内置存储器 液晶 I 7l：：： 显示器 l 。广磊 可移动 O I ，I：二：：】存储器 孽 镜头 CCD 。广_接口 图l 与计算机连接等诸多优点．我们物理实验中心尝试着把这一数字化技术应用到物理实验教学 中并开发出系列基于数码技术的设计性、研究性物理实验，取得了良好的效果，并分别在中文 类核心期刊《大学物理》、 《物理实验》等核心期刊上发表论文三篇n～31． 2原理和方法 结合在一起，而且都具有拍摄照片与影片这样两个功能．因此，借助于数码相机可以实时采集 基金项目 上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金资助项目tZ--20∞—92． 1作者简介陈东生(1978年出生)．男．硕士，安徽枞阳人．上海电力学院数理系讲师-主要从事实验物理教学与研究工作 2008年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会论文集 一些实验过程，并在计算机上进行处理而获得所需要的数据．我们所开发的数字化实验均是基 于这样两个功能．其原理如图2所示． 图2 为了获取所需要的数据，最直接的方法是借助于第三方软件，在此介绍以下两个软件． 数字化处理而获取所需数据．数码相片记录的是像素信息，通过把鼠标放置在某点即可得到该 点的位置坐标．同时，设置参考线可以很方便的把像素坐标转化为真实坐标． Flashmx工具的以下功能： ， 为以0．1秒为一帧进行播放，此功能可以方便地求出物体从一个位置移动到另一个位置所需要 的时间． (2)Flashmx可以动态地显示图上任一点的坐标．此功能可以方便地求取物体的位置坐标． 3仪器与器材 计算机、数码相机、软件Flashmx、Photoshop 4实验内容 数码相机既可以拍摄相片又可以拍摄影片，借助此功能我们开发出静态与动态两部分的实 验．静态实验用Photoshop进行数据分析与处理，动态实验用Flashmx进行数据分析． 4．1数码静态实验 在物理实验中有许多实验通过分析其形状可以求其方程的解．如图3所示的悬挂链条的形 状，其方程的解已引起许多科学家的关注，伽利略曾错误的称其解为抛物线【5】． 对于长为厶且质量均匀的链，固定在距离为L的两端，且垂直高度为h的垂曲线的解为 1 y(曲={-(cos(4x)-1) (1) ^ 为了验证其正确性，可以通过数码相机拍摄其形状