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传感器在力学实验中的应用

作者：姚丽萍

来源：《科技视界》2012年第17期

【摘 要】传感器技术、计算机技术和通讯技术是当前信息技术的三大支柱。其中传感器的快速发展，使得传感器的获得和应用更加方便简洁。人们普通的生活中都已经很广泛的在接触传感器的使用。作为基础科学学科，物理的教学更应该深入介绍传感器的原理和使用，并进一步把传感器应用在教学和学期中。可以让教学更加直观，让实验更加精准，以起到更理想的效果，让学生能学以致用，同时开阔学生的学习和实践的思路。使用力传感器研究超重和失重的现象，并且对物理中其他力的现象的描述，设计实验进行模拟观察，增进学生对力的一些性质的理解。

【关键词】传感器；力学实验；应用 传感器在力学实验中的应用

传感器的种类很多，不同的实验用到的传感器一般也会不一样，有的实验可以用到的传感器可能不止一个。我们队实验的改进也会有多种方式。关于简单的力的作用，我们能有直观的体验和感应的，但是对于超重和失重的现象，有时候显得就比较难以理解了，我们就先以这个问题，看一下传感器所能带来的便捷。

所谓重力，我们最直观的感受就是自身受到的力的作用的时候，运动状态的一种改变。当人处于超重状态的时候，就是人感觉重力大于平时的时候。那么失重也就是此时的重力要小于平时我们所感受到的状态。完全失重就是我们感觉不到任何力的作用，或者说是我们感受不到支撑。

图1 超重分析图 图2 失重分析图

在日常生活中，电梯的升降是最常见的超重与失重的现象。当电梯上升时，由于需要向上的加速度，此时人受到的电梯的支持力就会大于人本身的重力，人就处于超重的状态；而当电梯下降时，正好相反，需要向下的加速度，此时人受到的支持力会小于自身所受的重力，便处于失重的状态。具体的原理，如图1和图2所示。

用力传感器和一组砝码简单的模拟电梯的升降，通过观察实验结果，便可以更好地说明这一现象。利用力传感器模拟结果得到如图3和图4。 图3 电梯上升模拟

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图4 电梯下降模拟

从实验的严谨性来说，上述两个图表的模拟数据不是很正规，但是大概可以看出电梯在上升、下降过程中所产生的现象。用传感器的模拟及软件数据的处理让我们更好地认识和理解这一现象。

另外，传感器的应用可以使动、定滑轮组的规律更好的展示给我们，图５可以展示传感器分析滑轮组系统中各滑轮间绳子受力的情况： 滑轮组 滑轮组力传感器放入示意图 图5 传感器演示滑轮组中各绳子受力

例如，图5中的滑轮组要求出各绳子（编号1、2、3、4、5）间的受力关系，我们可以在各绳段间按放入一个力传感器，分别区别计入为“力1、2、3、4、5 ”传感器。当然，安放入的传感器以及滑轮要求质量比较小，最好是相对于重物G是可以忽略不计的。

然后，可以利用电脑辅助软件对该滑轮组上的力传感器进行读数，得到各传感器的显示数值。这样就可以简明的展示出各绳子间的受力情况关系。

除了这些，我们还可以用力的传感器和距离传感器配合使用，对胡克定律进行探究。像一些简单的物理现象，如物体间的相互作用力的一些性质，两个力大小相等，并且同时出现，同时消失。 总结

使用传感器能完成中学物理中几乎所有的实验。传感器能提高实验测量的精度和速度，使实验现象更加形象，是常规实验仪器所不能做到的，也是深层次的一种信息技术与传统实验的整合。在教学中，不仅增强了学生的学习兴趣和对科学的喜爱，还能使学生比较牢靠的掌握所要学习的知识，并进一步认识到现代科学实验的技术和手段。 【参考文献】

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