論物理仿真實驗室在高中物理實驗教學中的運用

黃玉德

摘 要：隨著新課改在物理教學中的不斷推進，有效的教學方法，能夠讓學生們的學習效率得到高效的提升。就當前的物理實驗教學而言，幫助學生理解物理規律，掌握物理實驗的技巧，對于每一位物理教師來講都是十分重要的。但是在當前的城鄉教學環境中，有很多因素制約了物理實驗教學的發展。信息化教育的普及為物理實驗教學開辟了一條新的道路，仿真物理實驗室就是很好的一個例子。本文筆者結合自身的教學經驗，對于仿真物理實驗室在物理實驗教學中的應用進行了分析，并且介紹了他的應用價值以及當前的應用中存在的不足。

關鍵詞：高中物理;仿真實驗;實驗演示;分組。

一、仿真物理實驗室。

仿真物理實驗室是指針對于物理實驗教學所設計的一個開發性軟件，交互性比較強，操作起來也很簡單。這個軟件給物理實驗提供了模型，并且還設計了一定的具體的物理環境，對于物理量的編輯器和程序函數的編輯器也十分完善。教師在日常的實驗教學中需要用到的物理模型都可以通過這個平臺來搭建，實驗過程也可以完整的設計出來。還能夠給物理實驗配備適當的參數，讓程序進行自動計算，并且呈現出動態化的清晰的物理實驗過程。這個仿真實驗室能夠很好的解決學校配備的實驗器材不足的問題，而且還能避免學生在實驗操作的過程中，出現不必要的錯誤和麻煩，對于實驗圖像和數據都能夠清晰地展現出來，學生在對于過程和結果的規律分析和總結中也會更加清晰更加容易。這個仿真物理實驗室的主界面上有三個部分：菜單欄、工具欄和實驗區。通過學生對于實驗過程的分析和操作，可以選擇不同的實驗環境，從而不斷的完善實驗過程。通過使用仿真物理實驗室學生可以準確地控制操作的界面，對于物理模型的使用也會更加精確，對于實驗環境的控制，也相對來講比較準確，而且通過實驗，學生能夠很方便地實現工具的選擇、實驗環境的選擇、變量的邊界和程序的編輯、實驗的運行過程以及文件的保存功能。做完實驗之后也不擔心實驗結果會丟失，而且能夠詳細的記載在實驗過程中的所有步驟，會是實驗的過程更加嚴謹，能夠有效地避免學生們出現不必要的錯誤。在仿真物理實驗室中常用的物理模型有運動對象：小球、點電荷、滑塊、連接的懸掛細繩、彈簧、懸桿等等。常用的實驗環境有電場、磁場、平板、約束軌道、重力場等等。通過對于物理模型的選擇可以進而更好地控制物理實驗的環境：可以考慮到重力的作用、萬有引力的作用、庫侖力的作用、對象之間的相互碰撞等等因素，它可以靈活地控制時間和次數。

二、使用仿真物理實驗室的典型實驗案例分析。

在課堂上進行演示實驗和分組實驗室，物理教師常常使用的兩種教學方式，對于實驗教學來講，也是比較實用的。本文在這里對于高中物理中兩個典型的實驗，利用仿真物理實驗室來對他們的演示情況進行介紹。

1、伽利略斜面實驗。

伽利略斜面實驗主要是對于牛頓第一定律進行探究，為了研究運動和力之間的關系。在實驗中，使用小球從斜面上下滑，由于摩擦力逐漸變小，小球滑行的距離會變得越來越遠。從而從這個實驗能夠推出沒有摩擦力小球會在到達平面之后一直勻速直線運動下去。在日常走進實驗室進行親自動手操作的時候，對這個實驗操作難度會很大，而且在進行對比觀察的時候也有很大的難度。所以由于這些原因，加上環境的因素，可能會影響實驗的效果，有很多老師都并沒有真正的帶領學生進行這個實驗，只能通過板書和自己口述來對于實驗的過程和結果進行教學。而至于實驗的真實情況就只能讓學生通過自己的想象來得出結論。但是有很多學生由于思維不夠清晰，所以對于這個實驗的事實和推論，大多數學生腦海中的實驗結論都是混亂的。因此教師就可以利用仿真物理實驗室來搭建出實驗模型，并且給學生進行實驗操作，通過多媒體的展示，學生依然可以清晰直觀的弄清楚實驗的事實和推論以及理想實驗的重要性。能夠清晰地把實驗展現在學生們的眼前，讓學生切實感受到物理實驗的魅力。

2、平拋實驗。

這個實驗也是在高中階段，學生們必須要掌握的一個非常重要的實驗。大多數教師對于平拋實驗采取的都是分組實驗，要求學生通過這個實驗能描繪出小球的運動軌跡，并且對于小球運動的方向進行受力分析。通過仿真物理實驗室教師只需要傳授給學生們一定的制作技巧，就能夠讓學生得到清晰的實驗結果。

三、仿真物理實驗室在應用中的不足。

在仿真物理實驗室中沒有固定的實驗形式，自由性比較強，而且在日常的教學中學生對于這個實驗過程非常了解，也會產生濃厚的學習興趣，雖然沒有親自動手操作，但是也依舊能夠得到清晰的實驗結論。但是學生們電腦操作很熟練，但是在真實的環境中卻不知道該怎樣開始實驗，而且仿真物理實驗室中的實驗環境太過于理想化，與現實其實是不相符的。除此之外，軟件還有一些功能不夠完善，比如畫面無法調節，課堂演示也不夠清晰。這都是當前仿真物理實驗室存在的問題，還需要通過不斷地改進來讓實驗過程變得更加完善。

總而言之，在大部分實驗操作中，仿真物理實驗室還都能夠有效地反映出來，只要加以合理的運用，一定能夠讓課堂效率得到提高，也能讓學生們的個人能力得到加強。

參考文獻

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