仿真實(shí)驗(yàn)室在虛擬性探究教學(xué)中的應(yīng)用

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1、仿真實(shí)驗(yàn)室在虛擬性探究教學(xué)中的應(yīng)用　　一、軟件特點(diǎn)　　　　1　器件的仿真性。　　軟件提供與真實(shí)器件完全相同的虛擬實(shí)驗(yàn)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(shè)置物理情景時(shí)常用的構(gòu)件，像帶電粒子、斜面、長直木板、彈簧、連接細(xì)繩、磁場、電場、重力場等，使用時(shí)構(gòu)建出的實(shí)驗(yàn)及問題情景視覺效果非常逼真。　　2　操作的簡易性?！　≤浖褂脮r(shí)，只需用鼠標(biāo)將要利用的器件從工具欄中拖進(jìn)界面即可，然后再根據(jù)實(shí)驗(yàn)或情景的需要來設(shè)置器件之間的物理聯(lián)系，運(yùn)行后，軟件會依據(jù)你的設(shè)定表現(xiàn)出問題的動(dòng)態(tài)變化過程。圖1所示是演示電容充放電的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖2中的藍(lán)色

2、曲線是電容上的電壓隨時(shí)間變化關(guān)系，紅色曲線是充電時(shí)回路中的電流?！　?　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(wǎng)頁文件、仿真實(shí)驗(yàn)室文件(.ele文件)，這樣可以在軟件支持下運(yùn)行、也可以脫離軟件運(yùn)行、還可以在瀏覽器中顯示，非常方便?！　?　內(nèi)容的模塊化?！　≤浖⒄麄€(gè)中學(xué)物理分成了主模塊、電學(xué)模塊、光學(xué)模塊、熱學(xué)模塊、初中模塊，由于各個(gè)模塊中構(gòu)建物理情景的獨(dú)特性，所以各個(gè)模塊可以獨(dú)立運(yùn)行，這樣減少了工具欄中器件的數(shù)目，使用時(shí)更加方便?！　　　《?yīng)用類型　　　　1　輔助探究學(xué)習(xí)活動(dòng)?！　”热缣骄奎c(diǎn)電荷的場強(qiáng)分布特點(diǎn)，可以設(shè)置一個(gè)源點(diǎn)電荷放置在坐

3、標(biāo)原點(diǎn)，用蘭球表示，電荷量設(shè)置為0.003C，另設(shè)置一個(gè)試探電荷，用綠球表示，電荷量設(shè)置為0.001C，實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)置成不考慮電荷間的庫侖力，并用箭頭顯示庫侖力矢量。當(dāng)用鼠標(biāo)拖動(dòng)試探電荷在源電荷附近移動(dòng)時(shí)就可以動(dòng)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?！　?　現(xiàn)場模擬虛擬情景?！　”热鐜щ娏Ｗ釉诖艌鲋械膱A周運(yùn)動(dòng)，先建立一個(gè)勻強(qiáng)磁場，B=1T，方向向外，設(shè)置一個(gè)帶電小球，電量為Q=1c，初速度為10m／s，將小球設(shè)置成用閃照記錄，實(shí)驗(yàn)設(shè)置中考慮庫侖力，并箭頭顯示小球的速度

4、、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(yùn)動(dòng)，如圖1、2所示的情況?！　　　?　糾正操作性實(shí)驗(yàn)問題中的錯(cuò)誤?！　”热缭谝淮侮P(guān)于“伏安法測電阻”的電路圖的練習(xí)中，學(xué)生中出現(xiàn)四種比較典型的錯(cuò)誤，概括起來主要有“電流表的內(nèi)外接”、“變阻器的限流和分壓”兩個(gè)方面不能很好的區(qū)別。用“仿真實(shí)驗(yàn)室”就可以實(shí)現(xiàn)“手把手”的矯正有關(guān)錯(cuò)誤，而且連接的電路還可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作，演示電路中仿真的數(shù)據(jù)變化競效果。　　　　三、教學(xué)案例展示　　　　下面以“電阻串并聯(lián)規(guī)律”的教學(xué)為例，展示“仿真實(shí)驗(yàn)室”在虛擬性探究性活動(dòng)中的應(yīng)用?！　　　?　課案簡介?！　∈紫葹檫@節(jié)課設(shè)

5、計(jì)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)課案，將“仿真實(shí)驗(yàn)室”開發(fā)的小積件有機(jī)的嵌入網(wǎng)絡(luò)課案中，突出的一點(diǎn)就是靈活運(yùn)用了探究性工具軟件，它為學(xué)生營造了一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生只需要用鼠標(biāo)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)器件，就可以完成電路的設(shè)計(jì)、測量等步驟，是一次適合于在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下展開的自主學(xué)習(xí)活動(dòng)?！　　　?　電阻串聯(lián)規(guī)律?！　?1)定性研究?！　⒁粋€(gè)電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，拖動(dòng)滑動(dòng)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(shí)，當(dāng)一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大　　(2)定量研究。　　任選提供的兩個(gè)電阻，用歐姆表(可以是數(shù)字式、也可以是機(jī)械式)測出串聯(lián)的總電阻，并記錄結(jié)果，可以選取6種組合　　　　3　電阻并聯(lián)規(guī)律。

6、　　(1)定性研究?！　⒁粋€(gè)電阻與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，拖動(dòng)滑動(dòng)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(shí)，當(dāng)一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大?！　?1)電阻的并聯(lián)規(guī)律：1／R1+1／R2=1／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=1／K，彈簧的并聯(lián)規(guī)律：K=K1+K2　　　　四、教學(xué)反思　　　　1　利用網(wǎng)絡(luò)課案組織教學(xué)活動(dòng)，應(yīng)該充分發(fā)揮其他工具軟件的功能與之優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)交互性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間?！　?　電阻的串并聯(lián)規(guī)律通過這樣的網(wǎng)絡(luò)課案，使得學(xué)生在探究活動(dòng)中、在相互交流體會中得出結(jié)論，每個(gè)學(xué)生自行設(shè)計(jì)的探究方案可以是不同的

7、，但是經(jīng)歷的探究方法、受到的科學(xué)熏陶卻是相同的。　　3　“思維類比”環(huán)節(jié)，引發(fā)了學(xué)生對物理規(guī)律的深層思考，電阻的串并聯(lián)與彈簧的串并聯(lián)看似沒有什么關(guān)系，卻符合相同的數(shù)學(xué)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生思考背后的規(guī)律就在于電阻定律中電阻與長度的關(guān)系、彈簧的勁度系數(shù)與長度的關(guān)系都是線性關(guān)系的必然結(jié)果。