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“仿真物理实验室”在高中物理实验教学中的应用

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn “仿真物理实验室”在高中物理实验教学中的 应用 作者:徐益勇 来源:《中学物理· 高中》2016 年第 05 期 随着社会进步,人们对于教育的研究和投入也在不断提高,传统的教学模式在育人上其发 挥了很重要的作用,但是时代的不同,教育的理念也变化很快,教育质量要提高,需要我们把 传统的教学模式融入新的教学新技术。本文对仿真物理实验室的运用进行探究,它与高中物理 教学完美的结合,创建一个新的教学模式。这种新的教学模式既可以表现出教师的才华,又可 以发挥学生的主动性、创造性,培养学生的创新意识和能力。仿真物理实验室与计算机的结 合,为教学开创了一片新的天地。 1“仿真物理实验室”的教学模式建立 仿真物理实验室的本质是一个软件,是基于网络和信息技术而开发的一款模拟实验软件。 它能真实模拟出一些教学中无法做的实验,也可以模拟最简单的实验。仿真物理实验室包含很 多模块,每个模块又可以独立的设置一些实验器材,设置独立的实验环境。教师可以为学生在 实验环境中设置不同的组合,而且实验的环境也可以构建出真实的情况。学生在教师的指导 下,可以随意的设置参数,通过对实验动画的对比,在结合数据以达到物理实验的教学目的。 仿真物理实验只是一个教学的平台,实验可以随时进行,不受实验条件的限制,比如实验 中对真空的要求,现实实验室的条件不容易满足,但在仿真物理实验中就可模拟出这种效果。 实验的条件满足了,得出的数据就会相对准确,缩短实验的时间,失误降到了最低。但是仿真 物理实验室中也存在着一些弊端,本质上它只是一个软件,是种虚拟的模式,并没有在真实实 验中的触感和体验。一些实验的动画表达只是表面上的,没有现实实验的真实感,比如在电子 的偏转中,学生是通过动画的形式去理解,这对学生的知识掌握是有一定影响的。总体来说仿 真实验室的使用对教学还有很大的促进作用的。 物理仿真实验的教学建立需要借助“仿真物理实验”在网络的环境中开展,实验教学的理论 主要由基本的四个方面组成:一是依据实验的要求提出问题,二是要引导学生去大胆猜想,提 出实验的假设条件;三是对学生的假设进行验证;四是结果和数据进行归纳和总结,找出规 律。仿真物理实验室需要教师和学生在实践中,逐步建立对物理实验模式的建立。仿真实验教 学的过程大致可划分为:学生观看存储在仿真实验中的动画,然后教师要建立情境提出疑问, 组织学生对实验结果进行假设,依据实验的难易程度,教师要合理划分实验小组开始实验,学 生在实验完成后要进行合理的推断,对实验的结论要准确分析,学生可以对参数的设置进行一 些改变,实验创新,以此来验证结论的正确性,最后教师做总结,得出实验的结论。 2“仿真物理实验室”的教学运用实例 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2.1 提高物理教学水平 仿真物理实验的优点就是没有实物,只是借助里面课件来设计实验学生只要根据需求把实 验需要的器材放入设置中。一个实验系统就能组合起来。学生只要操心物理实验的合理性,不 用去考虑计算机是如何把它设置出来的。例如在探究“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,需 要打开电路模块这一项,点击新建实验,根据实验要求去选取实验所要用到的器材。然后依据 实验连接实验电路,然后就可以去开始实验。 在本实验中,首先要创设情境,提出问题,小电珠的伏案特性是如何变化的。设置一些假 设然后进行实验。实验的目的就是为了把小电珠的伏安特性借助实验描绘出来,通过对曲线变 化的规律的总结,分析得出结论。实验的原理:在纯电阻电路中,电压和电阻的关系是线性 的,可是由于受到实际因素的影响,电压和电流的变化不是一条直线。实验过程:在选区里选 出实验要用到的器材,然后拖入到实验区里;选择实验器材对上面的数据进行一个属性上的设 置,额定电压设置为 5 v,额定功率为 1 W 的小电珠。滑动变阻器的总电阻为 20 Ω。设置学生 电压为 5 V,内阻设置为零,确保电源为理想电源;依据实验图纸把每个器材用电线连接起 来,注意不要接错;连接完成后就可以点击开关,开关就会闭合。这时在两个表上就会显示读 数,这就是需要测量和计算的电压和电流。把得出的数据放在坐标轴中,纵坐标为电流,横坐 标为电压。借助鼠标去移动滑动变阻器,把每次得到的数据记录在坐标轴中,最后通过数据分 析描绘出曲线。 在实验中我们可以很简单的去设置一些参数,如电流表的内接和外接,变阻器的阻值可以 根据需要随意设置和变化,也可以很方便快捷地对滑动变阻器的限流和分流的接法、电源的类 型进行模拟和讨论。这样的教学模式可以提升课堂教学的效率,优化课堂教育。 在仿真物理实验室中这款软件中,基本可以分为三个大的模块:运动及力学模块、电学模 块、光学模块。每个模块中又分为很多小模块,基本包含了高中物理中所有的实验模型。学生 可以利用里面大量的虚拟与元件,随意的组合运用,设置参数,搭建物理模型,收集数据;教 师也可以利用它的编程功能做出吸引学生目光的优秀课件。 2.2 锻炼学生自主探究能力 知识不是简单的通过教师传授给学生,需要构建一个良好地情境,依据方法才能实现的。 仿真物理实验室作为一个简单上手的软件,学生可以自己去设计实验完成,提高独立意识,选 取自己需要的元件,或是自己借助软件创造,而后建立模型设置情境。也可以通过教师的指 导,把一些问题放到模拟中来,还原一下场景,经过自己独立的探究,对实验的把握也更加深 刻,深化对物理知识的理解。 例如在学习透镜的成像时,学生可以设置: 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 情境问题一:透镜的位置和光屏之间的位置会引起像的变化。在仿真物理实验室中建立模 型,设置透镜的焦距为 30cm,把蜡烛、透镜和光屏按照顺序排好,使三者的中心在一条直线 上。然后开始进行试验,移动光屏可以发现,透镜和光屏之间的位置变化确实会引起像的变 化。 情景问题二:调节蜡烛与透镜之间的距离,让物距小于焦距的距离。在模型

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