虛擬實驗在初中物理實驗教學中的應用研究

龐明紅

摘 要：本文主要就虛擬實驗在初中物理實驗教學中的應用進行了全面的分析，對在測量型實驗、探究型實驗、演示型實驗、設計型實驗以及操作型實驗等方面的應用做了總結，旨在為初中物理實驗教學提供基礎支撐，從而提高初中物理實驗教學的質量。

關鍵詞：虛擬實驗 初中物理 實驗教學 應用

一、虛擬實驗在測量型實驗中的應用

測量型的實驗操作比較簡單，實驗設備也比較好準備，如果是理解困難、抽象的測量型實驗，需要借助虛擬實驗展示實驗成果，虛擬實驗一般是在老師的指導下進行，通過虛擬實驗，學生能夠掌握測量的方法，并且利用實驗得到的結果解決實際問題。

例如：在伏安法測電阻實驗中，實驗的理解難度較大，因此需要借助虛擬實驗來得出實驗結果，首先，老師應該針對實驗的原理進行相應的演示和展示，然后學生在之前老師的講解中嘗試實驗，進行電路圖的連接，利用鼠標拖動變阻器，將實驗中的電壓、電流進行準確記錄，然后繪制小燈牌的電阻伏安性圖，在實驗中體驗電壓的變化會影響電阻大小的實驗結果，得出電壓的增大會導致電阻的增大。在虛擬實驗的過程中，老師要引導學生進行問題的思考，在小燈泡的電阻設置為定值之后，然后將電阻器進行拖動，記下這時的電流值和電壓，再繪制定值情況下的電阻伏安特性圖，在該圖中得出實驗結果，在定值電阻不變的情況，小燈泡電阻值仍然會發生變化，但是為什么會存在這種情況，老師應該向學生拋出問題，然后在全班進行討論，最后再由老師進行總結和答疑。

二、虛擬實驗在演示型實驗中的應用

演示實驗一般是由老師主場，學生在整個實驗過程中扮演觀眾的角色，但是在演示型的實驗中，學生人數較多的情況下，可能會影響所有學生的觀察，導致學生對實驗學校失去興趣。在這種情況下，就需要借助虛擬實驗，克服環境因素的制約，將實驗過程通過虛擬實驗進行全面展示。

例如：在進行光的反射實驗時，老師可以借助虛擬實驗，在平面鏡和平行光源的幫助下，設計實驗模型。但是在正式的實驗開始之前，學生首先應該了解和掌握光的反射和相關概念，老師可以提供給學生一個光的反射圖，比較形象直觀的告訴學生其中的原理。然后讓學生測量反射角和入射角，最后和老師一起總結得出的定理。

三、虛擬實驗在探究型實驗中的應用

在探究型的實驗中，學生需要根據實驗的現象去得出相應的規律，但是在真正的實驗中，如果實驗受到來自外界因素的影響，最終學生就愛很難在實驗中得出比較準確的結果，則需要利用虛擬實驗減小來自外界因素的影響。

例如：在進行凸透鏡成像規律探究實驗中，實驗室的光線會影響到凸透鏡成像的結果，導致學生不能得出比較準確的實驗，這就需要利用虛擬實驗，首先學生在虛擬平臺中，在遠處放置物體，然后把物體進行遠近移動，在移動的過程中觀察凸透鏡中的成像問題，并且將一種變化的中物體和凸透鏡之間的距離進行準確記錄。通過這些實驗過程中，學生就會比較快速的發現實驗中的規律，一旦物距超出兩倍焦距，透過凸透鏡的成像就會是縮小、倒立的情況，剛好等于兩倍焦距的時候，成像會等大，也是倒立的像，在小于兩倍焦距時，成像就會放大，然后變成正立的像。在虛擬實驗的過程中，學生能夠比較清楚的找出其中的規律，然后在老師的引導下進行規律的總結。

四、虛擬實驗在設計型實驗中的應用

學生在實際的生活和學習過程中，他們會利用一些工具去解決遇到的問題，同樣這也適合于物理實驗中，學生需要借助實驗平臺來理解物理現象。

例如：在進行牛頓第一定律的實驗過程中，學生很難準確理解力和運動之間的關系，特別是剛剛開始接觸這一定律的學生，因此，老師應該利用物體運動受到摩擦力的影響實驗讓學生理解牛頓第一定律，因為學生很難準確控制摩擦力，最終的實驗結果變化較小，學生并不能快速的對實驗結果進行精準總結，因此這就需要借助虛擬實驗，為了讓學生感受到摩擦力，老師可以讓學生進行搓手或者是搓臉等活動，以此來讓學生感知物體的運動會受到來自摩擦力的影響。

五、虛擬實驗在操作型實驗中的應用

初中物理中的電學實驗一般是老師進行操作，但是這并不便于所有的學生進行實驗的觀看，甚至很多學生根本不會參觀實驗，導致學生對物理學習失去興趣，因此為了讓所有的學生都能夠對操作型的實驗有所了解，能夠理解實驗結果，就需要借助虛擬實驗讓學生能夠清楚整個實驗操作過程。

例如：在進行電阻的連接方式實驗中，首先讓學生明顯串聯和并聯的連接方式，然后讓學生將兩個電阻分別進行串聯和并聯，根據相關的計算方法計算串聯或者并聯之后的電阻值，最后將這兩種連接方式中電阻值的大小作對比，學生就能夠會很快的得出實驗結果，串聯的電阻值比并聯的電阻值大。

總結

綜上所述，虛擬實驗在初中物理實驗教學中具有重要的意義，隨著科學技術的不斷發展和應用，虛擬實驗技術也在不斷發展，為物理實驗教學質量的提升提供有力的技術支撐。初中物理實驗教學中，需要依靠學生親自動手實驗，才會提高學生的自主性，但是因為實驗教學的局限，導致一部分學生沒有參與實驗過程，因此需要利用虛擬實驗，為每個學生提供實驗平臺，體會實驗過程，為初中學生物理學習打下堅實的基礎。

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