高中物理教学论文 鳄鱼夹仿真实验在物理教学中的应用

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1、鳄鱼夹仿真实验在物理教学中的应用数字化实验一般包括数字化实验室和仿真实验室，前者是指用电子计算机和数据采集器及传感器辅助物理化学等实验，后者是用电子计算机纯软件做的仿真实验，对前者，有不少的文章见诸报刊，而后者，介绍和研究的文章在报刊还很咸见。鳄鱼夹仿真实验室中文版是由中国南京师范大学江苏苏威尔科技公司与英国CrocodileClips公司合作开发的面向教育的高科技仿真实验软件，它包括五款软件，分别是：物理，化学，数学，技术和ICT，其中鳄鱼夹仿真实验系统《物理》《化学》是两款功能强大、仿真效果很好的软件。仿真实

2、验不同于flash动画等课件，它具有高度仿真效果，具有数字化功能，能自动出数字，如电流表、电压表的读数。用它可以象真的做实验那样，用它演示物理实验，能提高教学效率、效果、效能和效益。一、实时显示数据与图象，大大节省时间，提高课堂效率【例1】实验：测电池的电动势和内阻（课程标准教科书人民教育出版社《物理》选修3-1第72页）1．实验原理与方法：在闭合电路中，根据全电路欧姆定律，有EUIr①，其中E表示电源的电动势，U表示电源的路端电压，I表示闭合电路中的电流，r表示电源的内阻。①式可变为UrIE②，改变电

3、路的外电阻R，测出一系列的I和U值，作出U-I图象。图象在U轴上的截距即为电源的电动势，直线的斜率的绝对值即为内阻。此方法叫伏安法，用伏特表和安培表作测量工具。2.实验电路与结果用鳄鱼夹仿真实验室很快可以组成电路，如图1，注意电池的内阻要“打开”。图1滑动滑钮，改变电阻值，测出一系列电压和电流值，作出U-I图象，如图2。图2E从图象求出：电动势E=6V，最大电流Im=6A，内电阻r==1Im3.系统误差分析与实验验证用心爱心专心1仿真实验室中的电流表和电压表是理想的，即电流表的内阻为0，电压表的内阻为无穷大，实

4、际的电流表和电压表是有一定的内阻的，电流表和电压表势必对电路产生一定的影响，使实验产生误差，这个误差是系统误差。设电流表的内阻为1，电压表的内阻为1k,我们在电流表上串联一个1的电阻，在电压表上并联一个1k的电阻，作为真实的电流表和电压表，实验电路如图3所示。图3改变可变电阻的阻值，得到如图4的图象。图4不考虑电流表和电压表对电路的影响，有EUIr得：UrIE，图象在U轴上的截距b即为电源的电动势,Eb，直线的斜率k的绝对值即为内阻,rk（因为测测斜率k是负值，内阻r是正值，所以加负号），

5、这就是测量值；U考虑电流表和电压表对电路的影响，有EU(I)r得：RVErUI，图象在U轴上的截距记作b,直线的斜率记作k,则rr11RRVVErr（k）b，k，得E1(b)，r，即为真实值。真真rrR(k)11V1RRRVVV用心爱心专心2r因为测量值为Eb，所以EE1()，所以EE；测真测测真RVr测因为测量值为rk，所以r，所以rr。测真测真r测1RV5.26从图象求出截距为b6，斜率为k1。5.3测量值：图象的截距为电动势E6V,斜率加负

6、号为内阻r1.r测r真实值：r=1.001，E1(b)=6.006V.真真r测RV1RV可见，用伏安法测电池电动势和内阻，采用如图3的电路，测量值都小于真实值，但由于电压表内阻大，所以误差小，实验中常用此法。如用传统的实验方法，连接电路，测量数据，瞄点画图，计算结果，需要很长的时间，用数字化仿真实验，电路搭建很快，实验过程迅速，数据图象更是即时完成，节省了时间，提高了课堂效率，尤其是高三的高考复习课，更显现其优越性。从学生实验角度看，学生往往对实验兴趣浓、积极性高，喜欢作各种尝试，但为防止学生发生意

7、外和造成实验仪器损失或由于实验条件的限制，总存在一些在物理实验里不能做或不允许做的实验，如电流表反接、短路、用小量程测大电流、人体导电等实验。而在仿真实验环境，则可以解决这一难题。二、抽象概念形象化，物理现象可视化，提举教学效果【例2】多普勒效应（课程标准教科书人教版《物理》选修3-4第12章机械波第7节多普勒效应（P44~48））1.什么是多普勒效应？波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，人们把这种现象叫做多普勒效应。Dopplereffect,奥地利物理学家，1842年带着女儿在铁

8、道旁散步时注意到了类似的现象。2.用“鳄鱼夹”仿真实验室演示多普勒效应（1）当汽车以52m./s的速度靠近观察者匀速运动时，汽车声源发出的声音频率为1kHz,观察者听到的声音的频率为1.18kHz，波形较密，如图5。用心爱心专心3图5（2）当汽车远离观察者匀速运动时，汽车声源发出的声音频率仍为1kHz,观察者听到的声音的频率为870Hz，波形较疏，如图6，。图6（3）频率