摘 要：电磁感应定律是高中物理一个很重要的内容，本研究基于Lab Studio软件，用一个励磁螺线管和一个多抽头感应螺线管，磁感应强度传感器、电压传感器，利用数字化信息系统（DIS）方便、直观、快捷地对电磁感应定律进行了定量探究，有效地弥补了教材直接给出结论的不足。
　　关键词：Lab Studio；定量；电磁感应定律；数字化；实验
　　中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）3-0048-3
　　1 问题的引出
　　法拉第电磁感应定律作为一个非常重要的定律，教科版在教材中专门用一节来讲述电磁感应的发现历史和对社会发展的意义。其中，提到“法拉第在发现感应电流之后，通过大量的实验，又归纳总结出了电磁感应定律”，“电磁感应的发现对物理学和现代技术的发展作出了划时代的贡献”[1]。这就表明电磁感应定律作为一个实验定律的重要性，在教学中要让学生在实验的过程中来感悟其重要意义，但是教材没有相应的实验来进行定量地探究。课本用了一句“精确的实验表明：电路中感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比”，这种直接给出结论的方式，学生的接受程度是要打折扣的。为此，设计方便、可行、又可以定量分析的实验是很有必要的。下面介绍一套利用数字化信息系统（DIS）研究电磁感应定律的定量实验。
　　2 基于Lab Studio软件的数字化实验示意图
　　利用正方体科教设备有限公司的数字化探究实验系统（LABDIS600），组建一套定量研究电磁感应定律的实验方案（图1）。实验所用到的器材有：稳压电源、限流电阻R0、滑动变阻器R、磁感应强度传感器、电压传感器2支、数据采集器、励磁螺线管（LA）、多个抽头的螺线管（LB）、开关、导线、计算机、配套软件（Lab Studio3.0）。
　　2.1 数字平台的实验原理
　　通过滑动变阻器调节励磁螺线管（LA）的电流大小，改变励磁螺线管（LA）产生的磁感应强度大小，从而改变穿过多个抽头的螺线管（LB）的磁通量，励磁螺线管（LA）的磁感应强度可以通过插入在其中的磁感应强度传感器测量出来。螺线管（LB）的磁通量变化，就产生了感应电动势，感应电动势由电压传感器测量。要研究线圈匝数对感应电动势的影响，在螺线管（LB）不同匝数对应的抽头处接电压传感器，不同匝数线圈产生的电动势就测量出来了。利用软件Lab Studio3.0可以很方便地获取磁感应强度B、不同匝数线圈的电动势E、磁感应强度变化率■的数据，最后用Excel软件生成相应的图表。
　　3.1 实验器材的组装
　　按照图1，首先把磁感应强度传感器插入到励磁螺线管（LA）中，励磁螺线管（LA）与限流电阻、滑动变阻器、电源、开关串联在电路中；再把励磁螺线管（LA）插入到有多个抽头的螺线管（LB）中；在螺线管（LB）的两个不同匝數抽头处分别接上电压传感器A和电压传感器B；把磁感应强度传感器和两个电压传感器同时计入数据采集器，把数据采集器接入计算机。完成的实验装置如图2所示。
　　3.2 实验数据的采集
　　打开软件Lab Studio3.0，识别传感器，接通电源；把磁传感器、电压传感器A、电压传感器B的示数归零；设定取样频率为50点每秒，取样时长为2 s。点击“开始采集”，快速调节滑动变阻器，实时采集数据并生成B-t图和E-t图，如图3所示。
　　3.3 实验数据的选取
　　从数据图4可以清楚地看出励磁螺线管（LA）中磁感应强度变化的时间段，在该时间段螺线管（LB）中产生了相应的感应电动势，该段时间的数据就是研究所需要的数据。
　　3.4 实验数据分析处理
　　把磁感应强度变化的时间段的实验数据复制到Excel表格中，得到数据表1。
　　3.5 由实验数据得出结论
　　4 说明事项
　　5 结束语
　　参考文献：
　　[1]陈熙谋.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2[M].北京：教育科学出版社，2006：2-3.