用《仿真物理实验室》改进中学阶段的物理教学.doc

用仿真物理实验室进行物理教学随着计算机在教学领域中的普及，计算机辅助教学日益得到大家的重视。各种辅助教学软件也推陈出新。当有很多的辅助教学软件摆在我们面前时，我们却觉得困惑了。每个软件都有它自身的优点，也存在着不足。经过多年的教学实践和多次与特级教师们的讨论。我觉得仿真物理实验室是改进中学阶段物理教学的好工具。一个好的辅助教学工具在教学中不是用来替代老师的。它应该是教师与学生之间的交互平台。物理学科有很多的物理场景，同时又包含了各种物理定律和数学的推导。这样就对物理的辅助教学软件有了更高的要求：既要能提供丰富的物理场景，也要能对物理场景进行分析。物理学又是以探索为学习手段的，如果学生能通过软件来探索和研究物理，那么这对于学生的能力和思维的培养是很有益处的。在用仿真物理实验室进行教学的实践中，我把重点放在了以上的几点。下面，我们通过具体的例子来说明。例1动量守恒动量守恒的相关内容在高中的物理教学中是重点也是难点。有一个典型的物理模型：一个平板，质量M1,初速度V1；平板上放有一个木块，质量M2，初速度V2；木块与平板间的摩擦系数为。用仿真物理实验室很容易建议起这个物理模型，只需要花几分钟的时间。首先从“创建模板”中创建平板，然后再创建一个木块放在平板上。（在软件最下面的状态栏中有实时的提示信息。）再设置它们的物理属性：大小、质量、初速度等。最后在实验环境设置中，选中“考虑重力作用”就可以了。这样就可以运行这个课件了。改变物理参数，运动的过程也随之发生变化。你可以把平板与木块的物理参数度量出来，并实时显示在屏幕上。上课时，演示这个课件既可以让学生看到物理过程，又可以用数据对这个物理过程进行分析。更可以让学生来动手搭建类似的物理模型，使学生在轻松娱乐的过程中自主的学习物理。我们学校就做过一节这样的物理课，学生利用这个软件自己搭建模型并研究其中的规律，最后用数学方法建立起这个规律的方程M1*V1+M2*V2 =（M1+M2）*V同 这个动量守恒方程。教师在课上是组织者和引导者，学生真正成为了学习的主体。值得一提的是仿真物理实验室制作课件的思路和方法。在仿中有一些物理学中常用到的对象例如：木块、平板、小球、电场、磁场、斜面、弹簧等等。做一个课件时，先在大脑中构想出这个物理模型是什么样的，然后用这些对象搭建出大脑中的模型并给这些对象以适当的物理参数就可以了。软件会自动计算出物理过程。整个过程简单明了。我建议老师们在不要在制作课件上花太多的时间和精力。课件只要做的实用，能帮助我们把学生难以理解的东西讲清楚、讲透彻就可以了。例2：在重力作用下的运动自由落体运动、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”。仿真物理实验室中提供了一种闪照的数据输出方式，在这里很适用。在小球的属性设置中可以设置相关的闪照属性，也可以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，我们可以清楚的看到在y方向上它们的运动是相同的，都是匀加速直线运动。在x方向上一个静止，另一个是匀速直线运动。可以得出结论：平抛运动是垂直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动的合成。x=Vx*Ty=-1/2g*T2例3：速度选择器带电粒子在电场和磁场中的运动是一个教学专题，相关的物理模型也比较多，很多是带电粒子在电场与磁场形成的复合场中的运动。速度选择器就是一个典型的例子。速度不同，的各种带电例子穿过相互垂直叠加的电场与磁场。入射时，粒子速度的方向垂直与电场的方向。要让粒子不改变运动方向，就要使带电粒子受到的电场力=洛仑兹力。即qvB=qE，得出v=E/B。可见只有速度满足这个条件的粒子的运动方向才不会改变，速度不满足条件的粒子就改变了方向不能直着射出了。仿真物理实验室里有现成的电场和磁场，运动对象可以设置它具有一定的电量q。这样用仿就可以方便的设计出这样的物理模型。仿真物理实验室在力学 、运动学、机械能、动量、机械振动、电磁学中的教学中都可以得以应用。另外它还有光学模块和电学模块。仿真物理实验室能在物理教学中得到这样广泛的应用，正是因为它的特点决定的。首先是它既能够演示实验，又能从现象上升到理论，由表及里的分析物理模型。再者，它操作简单，尤其是建立物理模型时十分简单明了，做一个课件，一般只需要几分钟的时间。另外，仿真物理实验室也是适合学生使用的，学生可以用它来进行探索性的主动学习。仿真物理实验室对于物理教学是很有益处的。真正的发挥它的作用，就要把它实际的应用在教学的过程中，通过实践，总结经验、开展研究提高和改进我们物理教学的水平。