“幾何畫板”在物理實驗中的應用

孫淑女

【關鍵詞】 物理教學；實驗；幾何畫板；應用

【中圖分類號】 G633.6 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2015）15—0107—01

幾何畫板在物理、數學、地理等各科教學中應用都非常廣泛，在物理教學中利用幾何畫板的動態演示功能，可以使抽象、難解的物理實驗和物理過程變得直觀、形象。同時利用幾何畫板繪制的幾何圖形具有相應的形與數關系，能夠很好地表現幾何的特征。下面，筆者結合教學實踐，談談“幾何畫板”在物理實驗中的應用。

一、利用“幾何畫板”準確演示測量物體長度的過程

螺旋測微器用于測量規則物體的長度，是依據螺旋放大的原理制成的。即螺桿在螺母旋轉一周，螺桿便沿著旋轉軸線方向前進或后退一個螺距的距離。因此，沿軸線方向移動的微小距離，就能用圓周上的讀數表示出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動刻度有50個等分刻度，可動刻度旋轉一周，測微螺桿可前進或后退0.5mm。因此旋轉每個小分度，相當于測微螺桿前進或后退0.01mm。可動刻度每一小分度表示0.01mm，所以螺旋測微器可準確到0.01mm。由于還能再估讀一位，因此我們可讀毫米的千分位。由于實驗的條件限制，讀數是教學難點，細小刻度學生看不清楚，又不會讀數。教師利用“幾何畫板”制作動態測量過程，可讓學生清晰地看到測量螺旋測微器在各種情形下的正確使用方法和應注意的問題，從而解決實驗條件不足和學生無法正確讀數的難題。

二、利用“幾何畫板”探究凸透鏡成像規律

在探究凸透鏡成像的實驗中，我們很難演示出在2倍焦距處成等大的像，以及在1倍焦距處不成像，所以在總結成像規律時，教師一方面要借助實驗，另一方面要借助于作圖。而作圖無法呈現動態變化過程，只能選定在一些特殊位置，而且作圖時容易產生偏差，導致不能得出正確的結論。如果使用幾何畫板模擬“探究凸透鏡成像規律”實驗，我們就可以輕松解決這些問題。如右圖所示，當我們把物點移到2倍焦距處，利用幾何的度量功能很容易比較成像與物是等大的。同時，我們也可以把物移到1倍焦距處，利用幾何畫板中度量功能可以測出兩條折射光線的斜率是相等的，進而得到1倍焦距處不成像的結論。當物點從無窮遠向透鏡移動時，我們還能動態演示像點的移動速度、方向、像的大小變化。

課件說明：

1.通過上邊3個按鈕可以控制物距的大小；

2.根據對物體和像的大小的測量結果，可以找出物像大小之間關系。

3.改變上方線段的長度，即可改變凸透鏡的焦距f，并進行多次探究。

三、利用“幾何畫板”描繪物體運動軌跡

在初中物理教學中，經常要描繪物體的運動軌跡，但卻無法做演示實驗。這時若用“幾何畫板”模擬實驗補實驗教學的不足就好多了。

例如，電磁學中的速度選擇器，帶電粒子垂直射入復合的均勻電場和均勻磁場中，電場和磁場的方向是相互垂直，電場力是恒定的，但磁場力隨速度大小和方向而改變。因此受力情況很復雜，帶電粒子運動軌跡的形狀也很復雜。這時打開“幾何畫板”課件“電磁偏轉”，任意帶電粒子的質量，電量和初速度的大小和方向，改變磁感應強度的大小和方向就可以看到帶電粒子在各種條件下的運動軌跡了，有時是直線，有時是拋物線，有時是圖形。雖然不是真實實驗，但它顯示軌跡符合物理規律，還比真實實驗更細致，給教學帶來很大便利。

總之，幾何畫板與傳統教學互補，與實驗教學互補，與各種現代多媒體教學手段協調互補，必將對中學物理實驗教學產生深遠影響，對培養學生創新思維，突破傳統教學中的難點具有極其重要的影響和作用。作為教師應該努力掌握多媒體教學的特點，積極采用先進的教學手段和教學方法，探索新的教學模式，大膽進行教育教學實驗，推動新課程改革。

編輯：謝穎麗