仿真實驗室在虛擬性探究教學中的應用

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1、仿真實驗室在虛擬性探宄教學中的應用【摘要】：本文主要闡述了利用仿真實驗在虛擬性探究教學中的應用，對軟件的特點和所應用的類型做了詳細的介紹，同時通過教學案例的展示充分體現(xiàn)了網絡課案的突出功能，它給了學生一個創(chuàng)造和想象的空間；它能讓學生對物理現(xiàn)象的認識更加深刻；對物理定律的理解不再枯燥;對物理的學習興趣油然而生，是高中物理教與學難得的好幫手?！娟P鍵詞】：仿真實驗；軟件；教學案例一、軟件特點1器件的仿真性。軟件提供與真實器件完全相同的虛擬實驗儀器，如電流表、電壓表、電阻箱、燈泡、電鍵、電鈴、干電池、蓄電池等，還提供了一些設

2、置物理情景時常用的構件，像帶電粒子、斜面、長直木板、彈簧、連接細繩、磁場、電場、重力場等，使用時構建出的實驗及問題情景視覺效果非常逼真。2操作的簡易性。軟件使用時，只需用鼠標將要利用的器件從工具欄中拖進界面即可，然后再根據(jù)實驗或情景的需要來設置器件之間的物理聯(lián)系，運行后，軟件會依據(jù)你的設定表現(xiàn)出問題的動態(tài)變化過程。圖1所示是演示電容充放電的實驗電路圖，圖2中的藍色曲線是電容上的電壓隨時間變化關系，紅色曲線是充電時回路中的電流。3文件的多樣性。軟件提供了三種文件保存方式，分別是可執(zhí)行文件、網頁文件、仿真實驗室文件（.e

3、le文件），這樣可以在軟件支持下運行、也可以脫離軟件運行、還可以在瀏覽器中顯示，非常方便。4內容的模塊化。軟件將整個中學物理分成了主模塊、電學模塊、光學模塊、熱學模塊、初中模塊，由于各個模塊中構建物理情景的獨特性，所以各個模塊可以獨立運行，這樣減少了工具欄中器件的數(shù)目，使用時更加方便。二、應用類型1輔助探究學習活動。比如探究點電荷的場強分布特點，可以設置一個源點電荷放置在坐標原點，用蘭球表示，電荷量設置為，另設置一個試探電荷，用綠球表示，電荷量設置為，實驗環(huán)境設置成不考慮電荷間的庫侖力，并用箭頭顯示庫侖力矢量。當用鼠

4、標拖動試探電荷在源電荷附近移動時就可以動態(tài)看到庫侖力矢量的變化過程，也可以在源電荷周圍不同距離的地方放置一組試探電荷，對比這些電荷的庫侖力矢量就可以了解電場的分布，非常的直觀、形象。2現(xiàn)場模擬虛擬情景。比如帶電粒子在磁場中的圓周運動，先建立一個勻強磁場，B=1T，方向向外，設置一個帶電小球，電量為Q=lc,初速度為10m/s,將小球設置成用閃照記錄，實驗設置中考慮庫侖力，并箭頭顯示小球的速度、洛倫茲力矢量。如果將小球放在磁場的邊界處，則小球離開邊界后將做勻速直線運動，如圖1、2所示的情況。3糾正操作性實驗問題中的錯誤

5、。比如在一次關于“伏安法測電阻”的電路圖的練習中，學生中出現(xiàn)四種比較典型的錯誤，概括起來主要有“電流表的內外接”、“變阻器的限流和分壓”兩個方面不能很好的區(qū)別。用“仿真實驗室”就可以實現(xiàn)“手把手”的矯正有關錯誤，而且連接的電路還可以進行動態(tài)操作，演示電路中仿真的數(shù)據(jù)變化競效果。三、教學案例展示下面以“電阻串并聯(lián)規(guī)律”的教學為例，展示“仿真實驗室”在虛擬性探究性活動中的應用。1課案簡介。首先為這節(jié)課設計了一個網絡課案，將“仿真實驗室開發(fā)的小積件有機的嵌入網絡課案中，突出的一點就是靈活運用了探究性工具軟件，它為學生營造了

6、一個虛擬的實驗系統(tǒng)，學生只需要用鼠標拖動實驗器件，就可以完成電路的設計、測量等步驟，是一次適合于在網絡環(huán)境下展開的自主學習活動。2電阻串聯(lián)規(guī)律。(1)定性研宄。將一個電阻與滑動變阻器串聯(lián)，拖動滑動頭，通過數(shù)字式歐姆表觀察串聯(lián)電阻值的變化趨勢：串聯(lián)時，當一個電阻變大時，總電阻變大(1)定量研究。任選提供的兩個電阻，用歐姆表(可以是數(shù)字式、也可以是機械式)測出串聯(lián)的總電阻，并記錄結果，可以選取6種組合3電阻并聯(lián)規(guī)律。(1)定性研究。將一個電阻與滑動變阻器并聯(lián)，拖動滑動頭，通過數(shù)字式歐姆表觀察并聯(lián)電阻值的變化趨勢：并聯(lián)時，

7、當一個電阻變大時，總電阻變大。(2)定量研究。任選提供的兩個電阻，用歐姆表(可以是數(shù)字式、也可以是機械式)測出并聯(lián)的總電阻，并記錄結果，可以選取6種組合。4規(guī)律總結。方法一：觀察實驗得到的數(shù)據(jù)，通過計算總結規(guī)律；方法二：利用“幾何畫板”用圖像的方法處理數(shù)據(jù)，得到規(guī)律。5思維類比。將力學中兩個彈簧的串并聯(lián)問題與電阻的串并聯(lián)類比，可以看到兩者有相同的規(guī)律。(1)電阻的并聯(lián)規(guī)律：1/R1+1/R2=l/R，電阻的串聯(lián)聯(lián)規(guī)律:R=R1+R2(2)彈簧的串聯(lián)規(guī)律：1/K1+1/K2=l/K,彈簧的并聯(lián)規(guī)律：K=K1+K2四、教

8、學反思1利用網絡課案組織教學活動，應該充分發(fā)揮其他工具軟件的功能與之優(yōu)勢互補，實現(xiàn)交互性強的網絡學習空間。2電阻的串并聯(lián)規(guī)律通過這樣的網絡課案，使得學生在探究活動中、在相互交流體會中得出結論，每個學生自行設計的探究方案可以是不同的，但是經歷的探究方法、受到的科學熏陶卻是相同的。3“思維類比”環(huán)節(jié)，引發(fā)了學生對物理規(guī)律的深層思考，電阻的串并聯(lián)與彈