例说“仿真实验室”对物理教与学的促进作用.doc

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1、例说“仿真物理实验室”对中学物理教与学的促进作用山西洪洞第一中学刘凯阳【摘要】：“仿真物理实验室”是针对物理教学而设计的课件制作平台和物理实验仿真平台，它能够给学生提供更加形象化、趣味化的学习环境，因此，它也是物理课堂的教学平台和学生的探索性学习平台。本文从几个应用实例来阐述“仿真物理实验室”对中学物理教与学的促进作用。【关键词】：仿真物理实验室中学物理教与学“仿真物理实验室”是一个非常实用的工具软件，它为我们提供了一个实验器具完备的综合性实验室，我们可以借助这一平台创建出自己所能想象的物理场景，同时，还可以在任意组合的物理环境中，搭建自己

2、的实验。对于逻辑性较强而且比较抽象的物理学科，这无疑是一个很好的课堂教学的辅助平台。可以说它是物理教师的课件制作平台，物理课堂的教学平台和学生的探索性学习平台。下面从几个实例来说明“仿真物理实验室”对中学物理教与学的促进作用。一、辅助教师备课与课堂教学1、便捷制作模型课件，节约备课时间。如“仿真物理实验室——运动及动力学”模块中提供了小球、弹簧、绳子、连杆、轨道、电荷等各种运动对象，并集成了重力场、电场、磁场、万有引力等物理环境。用户可以在任意组合的物理环境中，搭建自己的实验。从自由落体运动、平抛运动，到验证机械能守恒与动量守恒；从单摆、牛

3、顿摆，到弹簧振子；从带电粒子在电场中的加速与偏转，带电粒子在磁场中的圆周运动，到粒子加速器，粒子速度选择器模型；从地球人造卫星，到太阳系的运行，“仿真物理实验室都能够进行仿真，而且制作简便，用时要比其它工具软件少得多。“仿真物理实验室——运动及动力学”的主界面如下图所示。软件界面的中间是实验区，是用户搭建实验和观察实验过程的地方。实验区的上面是工具栏，工具栏中有常用命令的快捷按钮。实验区的右边是器件箱，用鼠标点击器件箱中的器件，再根据提示在实验区中点击鼠标，就能创建器件。实验区的下方是状态栏，状态栏显示当前鼠标的坐标位置，并显示必要的操作提

4、示信息，使用十分便捷。例1、构建一个如例1图所示的小球沿着水平轨道运动然后进入竖直圆周轨道的运动模型。需要拖动小球、圆弧轨道、直线轨道三个构件，经过恰当组合，构建出一幅运动情景：小球先在直线轨道上运动，然后进入竖直圆周轨道。其中小球的初速度是可以改变的，圆周轨道的半径也可以改变，因此可以利用这一模型做仿真实验，研究小球做圆周运动的规律，如小球具有多大的初速度才能通过圆周最高点。完成这个组合不过10min，把组合完的动态图形作为一个可执行文件存盘，就可以脱离“仿真物理实验室”的工具环境在其他计算机上运行。例1图2、创设模拟情景，印证物理事实。

5、例2、如摆长为1m的单摆上端固定在O点。现使摆球在最低点时具有一个水平速度，若摆球刚好能达到O点的高度，那么这个水平速度该多大？学生能利用机械能守恒定律很快列出方程求解：利用“仿真物理实验室”构建一个摆长为1m的单摆模型，设置小球初速度函数变量。例2图如例2图所示，将小球设为4.43m/s的初速度，模拟演示，小球恰好到达O点的高度，结果得到验证。学生可以看到，理论计算与实验结果的一致性。3、创设模拟过程，制造认知冲突。例3、把例2的设问变为：“若摆球刚好能达到圆周的最高点，那么这个水平速度又该多大？”根据教学经验，学生多数仍然沿用原来的解法

6、：把这一速度赋予“仿真物理实验室”中的小球，观察其运动，学生热切地注视着小球将通过最高点，但是运行结果却如例3图所示的情景，小球没到最高点就掉下来了。例3图单摆没过最高点在这个模拟情景中，学生认同这样的现象的存在，同时也承认计算出的6.26m/s的结论，矛盾就在眼前，学生对这样的结果深感疑惑，这正好完成了“诱发出学生认知冲突”的目的，这将进一步引领学生带着强烈的疑问思考与探索。4、制作情景课件，加深现象认识。例4、白光通过三棱镜的色散现象及光路。例4图1白光通过三棱镜的色散现象例4图2白光通过三棱镜的光路这种模拟情景，可以大大激发学生学习的

7、兴趣，潜移默化地树立了学生探究科学的严谨态度和追求真理的不懈努力的精神。并且在老师的指点下，结合自己感官的认知，使得结论更加严密，也有助于培养其科学素养。5、创设对比模型，加深规律认知。例5、自由落体运动、平抛运动都可以归结为在重力作用下的运动。在教学中也经常会比较这两种运动。那它们之间有什么异同呢？下面我们用仿真物理实验室来搭建这个对比模型。用“创建模板”创建两个小球，放在同样的高度（即设置它们的位移y相同）。给其中一个小球设置一个水平的初速度Vx=15米/秒，另一个的初速度设为0。在实验环境设置中选中“考虑重力作用”。例5图再利用闪照的

8、数据输出方式，在小球的属性设置中设置相关的闪照属性，同时，设置在闪照时刻输出实时的速度数值和矢量。通过对比这两个运动，学生是可以清楚的看到在y方向上它们的运动是相同的，都是匀加速