應(yīng)用GeoGebra分析粒子在電磁場中的運動

摘" "要：GeoGebra 軟件功能強大，易于上手，廣泛應(yīng)用于物理教學(xué)的可視化研究。將其融入高考綜合題中，可以為抽象概念創(chuàng)造具體的物理情境，從而加深學(xué)生對物理模型的理解。創(chuàng)新性地提出了利用GeoGebra軟件進行物理模型仿真的策略和步驟?；谶@些策略，對近兩年物理高考試卷中的均勻場問題、綜合場問題及復(fù)合磁場臨界問題等代表性的電磁學(xué)問題進行了可視化研究?？偨Y(jié)的仿真策略、技巧和方法為教師提供了有益的教學(xué)啟發(fā)，并為核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了實踐經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：GeoGebra；帶電粒子；軌跡；可視化

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A " " 文章編號：1003-6148（2025）3-0085-5

高中物理電磁學(xué)部分理論性強、概念抽象，難以制作合適的教具進行演示。學(xué)生往往難以形成直觀的物理圖像，僅靠文字描述和公式介紹顯得枯燥，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣低下。此外，該部分題目的設(shè)計綜合性強且難度較大，對學(xué)生的空間想象能力要求較高。帶電粒子在磁場中的運動是高中物理必修第三冊的熱門考點，尤其是帶電粒子在有界磁場中運動的臨界情況。此外，帶電粒子的多解問題和周期性問題等綜合性問題也具有較強的開放性。因此，使用仿真軟件輔助教學(xué)、建構(gòu)物理模型，對于突破電磁學(xué)教學(xué)中的重難點顯得尤為重要。

目前常用的仿真軟件包括ＭＡＴＬＡＢ［１］、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ［２］、Ｍａｐｌｅ［３］、ＶＰｙｔｈｏｎ［４］、Ａｌｇｏｄｏｏ和Ｎｏｂｏｏｋ等。其中，ＭＡＴＬＡＢ、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ和Ｍａｐｌｅ需要較強的編程基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的門檻較高，不利于推廣。Ｖｐｙｔｈｏｎ可以模擬物理動畫［５］，作圖能力強，但調(diào)試代碼時較為麻煩。幾何畫板的腳本功能使用難度較大，物理演示能力有限［６］?！?br>