“几何画板” 在物理教学中的应用

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1、“几何画板”在物理教学中的应用"幾何畫板"在物理教學中的應用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　鄭婉貞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（永春華僑中學福建362600）　　"幾何畫板"（TheGeometer′sSketchpad）作為主要用於中學平面幾何教學的工具軟體，其獨特的"動態幾何"功能把傳統的幾何教學帶入了一個嶄新的境界。但從物理學的角度來看很多的物理規律都有其數學模型，在這裏就可利用《幾何畫板》來類比物理實驗。可以說該軟體亦是中學物理教學的"類比實驗室"。它既能為物理教師備課，講課提供方便，也能為學生學習物理知識

2、提供支援，是一個提高中學物理教學效率和物理教學品質的有力工具。　　一、"幾何畫板"是營造物理實驗良好情景的輔助工具　　建構主義學習理論認為："知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情景即社會背景下，借助其他人（包括教師和學習夥伴）的幫助，利用心要的學習資料，通過意義建構的方式獲得者的。"而"情景"、"協作"、"會話"和"意義建構"是學習環境的四大要素。在學習的方法上，建構主義學習理論"提倡在教師指導下的，以學習者為中心的學習"。如何營造一個合適優良的物理學習環境，讓學生在其中主動地學習物理知識、探索物理規律是物理教學成敗的關鍵。眾

3、所周知：觀察和實驗是物理學的兩個基本研究方法，也是物理教學的重要教學方法。實驗教學既是創設情景的手段又是學習的工具和材料。用演示實驗創設情境引入新課題，研究物理規律；但受條件所限，演示實驗往往以點代面，以特殊代替一般，學生仍是不情願的被動接受；因而使物理實驗教學所營造的學習環境大打折扣。而"幾何畫板"的"動態幾何"功能可以較好地克服這些不足。　　1、"幾何畫板"可以實現一般演示或實驗無法實現的效果。　　○1展示課堂實驗無法演示的宏觀、微觀的、極快的、極慢的物理過程。如：宇宙中天體的運動過程及規律，反映分子運動的擴散過程及布朗運動，波的疊加

4、，光的干涉與衍射，原子結構的組成，核反應過程等等。在以上幾個方面，常規教學由於受時間、空間以及實驗條件的限制難以向學生提供一個直觀的實驗，學習得不到感性認識，理解不深。但借助於電腦可突破時間以及空間的束縛，進行逼真的模擬，靈活地放大或縮小物理場景，將這些物理過程展現于學生眼前，使學生認識加強，理解透徹。　　○2完成對可以實驗演示但無法揭示其本質規律的物理過程的剖析。如電學中電流的形成及其流動路徑的展示，帶電粒子在電場磁場中加速、偏轉、迴旋時所受力的動態分析，剛體碰撞過程中微小形變的分析，電磁振盪中電流方向改變、電場有和磁場能的轉化，電磁波

5、的發送與接收過程，光電效應中光子與光電子的運動，電磁感應中磁通量的變化，透鏡成像等等，這些物理過程包含了大量人眼看不見的變人因素，講妥較為困難，運用多媒體電腦，則可將這些不可見因素通過形象化的仿真和模擬來展現，如將微小形變放大，用移動箭頭代表電流，用有方向的直線或曲線分別代表光線，磁感規律呈現于學生面前，起到化無形為有形、化抽象為形象，轉換思維模式，降低思維難度的作用，收到事半功倍的良好教學效果。　　○3展現思維過程。有好多物理方法、物理思維存在於人的頭腦之中，不能用實驗演示，僅用語言又難以描述。我們就可以借助電腦來幫助表達，如恒定電流部

6、分，借助於滑鼠通過拖拉元件就可將貌似繁雜的電路進行化簡，畫出直觀的等效電路，從而講解化簡電路的方法。在講運動的合成與分解時，通過將平拋運動向水準方向和豎直方向投影可說明平拋運動等效於一個勻速運動與一個自由落體運動的合成。這樣就將抽象的思維方法和思維過程以生動形象的過程描述出來，學生非常容易接受。　　物理中很多物理最較為抽象。如電場力、磁場力以及加速度、速度等等。在實際實驗中，無法實現這些物理量的即時表示。在講課時比較難處理，學生也較難理解，但得用"幾何畫板"就可以輕鬆地把這些物理量即時表示出來。如：　　筆者設計和課件"平拋運動"就可把拋物

7、運動時被拋出物體在任一位置的速度大小、加速度大小、水準方向的速度大小、豎直方向的速度大小、豎直方向的加速度大小即時表示出來，並可實現物體在任一位置的暫停等等。而設計的"簡諧運動"就可把彈簧振子在任一位置的加速度、速度、位移暫態表示出來。課件"凸透鏡成像"就可把光路顯示出來，當改變物距時，像距也隨著變化；當焦距變化時像距也隨著變化等等。顯現了物距、像距、焦距的即時變化規律。　　2、"幾何畫板"彌補了物理演示實驗無法進行全面研究而採用以點代面、以特殊代替一般的不足。　　物理演示實驗往往受課時的限制，無法對物理現象所涉及的各種情況進行全面的定性

8、討論；受實驗資料處理能力的限制，又無法採集和處理大量的實驗資料，無法對物理現象進行較為精確的定量研究。因而只能選取少量特殊的"點"和很有限的、易於處理的少量資料進行定性或定量研究。在這樣的前提