妙用幾何畫板，探究物理實驗

代賽瑾

妙用幾何畫板，探究物理實驗

代賽瑾

幾何畫板（The Geometer's Sketchpad）軟件是由美國Key Curriculum Press公司制作并出版的一款優秀教育軟件，它的全名是“幾何畫板-21世紀的動態幾何”。它能夠動態地展現出幾何對象的位置關系、運行變化規律。

“幾何畫板”窗口由題標欄、菜單欄、工具欄、繪圖窗口等組成，工具欄組成依次是選擇工具、畫點工具、畫線工具、畫圓工具、文本工具和對象信息工具。它操作簡單，與用word制作物理畫板相比，其特殊性還在于這些圖形是“靈活的”，可以任意組合、調節。教師只要發揮自己的聰明才智，將幾何畫板的使用技巧與物理學科結合起來，就能夠創造性地開發出具有獨特功能的優秀課件。

初中物理教學中幾何畫板在模擬力學運動、動態演示光路傳播和凸透鏡成像等方面的使用，改變了我們傳統的一些教學方法，通過運用幾何畫板可以使學生能夠迅速有效地掌握相關知識，從而使傳統的教學方法發生根本性變革。教師可以充分利用它豐富而方便的創造功能編寫出自己需要的教學課件。比如，初中物理凸透鏡成像規律是學生感到難學的內容之一。

按照新課標要求，《凸透鏡成像的規律》的教學主要是通過學生的實驗“探究”得到凸透鏡成像的規律，探究的結果一般分五種情況：u＞2f時，成倒立縮小的實像；u= 2f時，成等大倒立的實像；2f＞u＞f時，成倒立放大的實像；u=f時，不能成像；u＜f時，成正立放大的虛像。其實，如果僅僅通過學生實驗，是很難得出這些結論的。原因至少有兩點：學生怎么會想到要以2F點(u=2f)和F(u=f)點為界來做實驗？如果是教師預先指定了以2F點和F點為界分五種情況來研究，也是不可能的，因為當蠟燭在2F點附近時，火焰和它的像都差不多相等；當蠟燭在F點時，在光屏上仍能看到一個特別大的像；當蠟燭在稍小于焦距的位置時，既能看到放大的虛像，也能看到放大的實像。這一切都會使那些越觀察得仔細越是肯動腦的學生感到疑惑。真實的情況是學生實驗時最多能觀察到凸透鏡能在光屏上成實像，還能成虛像。所以，學生做實驗探究是無法得到那些規律的，絕大多數的教師都是在學生實驗后再給學生講解。這樣不成功的實驗打擊了學生的學習興趣，對于教師的說教，學生又持疑惑態度。此課若借助于幾何畫板則會使問題得到較好的解決。

教師可通過手動畫板模擬實驗效果：先制作可調焦距的凸透鏡，然后制作實物、實光線及實像，最后制作虛光線和虛像，如下圖。教師演示該課件時，可以用手動控制物體在光軸上的移動，動態演示出不同時候成像光路圖，有物距、像距、焦距三者的動態變化規律，從而給學生直觀的動態感受。

圖用幾何畫板模擬的凸透鏡成像

幾何畫板以其獨特的優勢特別是動態性使其在物理教學中發揮了重大的作用，它作為教學的一個輔助教學手段營造了良好的物理環境，通過一個個動態課件向學生展現了物理量變化過程和規律，培養了學生的思維能力，激發了學生學習的興趣，使得教師的課程內容更加生動，更具感染力。

當然，任何軟件都不是完美的，幾何畫板也不例外。幾何畫板雖然能夠非常準確地模擬物理現象，但一般課堂上能做的物理實驗不應直接用計算機模擬來代替。在教學條件不允許，實驗無法做出或者效果不明顯的情況下，教師可以借用幾何畫板與其他教學媒體設計軟件結合，發揮各自優勢，從而使教學效果達到最優化。

（作者單位：云夢縣實驗中學）

責任編輯 嚴芳