高中物理仿真演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計

1、    高中物理仿真演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計    洪淇摘要：在高中物理教學(xué)中，仿真演示實(shí)驗(yàn)的開展克服了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)抽象、具有危險性、物理實(shí)驗(yàn)器材短缺、學(xué)生時間緊等缺點(diǎn)，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。關(guān)鍵詞：高中物理；信息技術(shù)；仿真演示實(shí)驗(yàn)1 高中物理實(shí)驗(yàn)中存在的問題分析高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)提出，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵教師采用多樣化的教學(xué)形式，支持學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)、自主進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)精神。由于種種原因，目前在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在一些問題，影響了我們學(xué)生的學(xué)習(xí) 。1）高中物理實(shí)驗(yàn)過程中依然強(qiáng)調(diào)理論知識的傳授，不注重實(shí)踐技能培養(yǎng)。高中生

2、面臨高考壓力，教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中重視提高學(xué)生的分?jǐn)?shù)，忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中關(guān)心高考物理考綱中的內(nèi)容，要求學(xué)生熟記實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等，對于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計的題目，學(xué)生很難靈活運(yùn)用知識進(jìn)行解答 。2）高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法比較單一 。一類是傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)，教師操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)報告。這種實(shí)驗(yàn)以教師活動為主，學(xué)生參與不積極，很難體會到實(shí)驗(yàn)的樂趣。另一類物理實(shí)驗(yàn)采用的教學(xué)方法是教師逐一講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)等，學(xué)生完全按照教師的講解重復(fù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證物理公式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法限制了學(xué)生的思維發(fā)展，也不利于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。2

3、仿真演示實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程分析動量守恒定律是高中物理教學(xué)中非常重要的一個內(nèi)容，每年高考試卷中都有涉及這方面的題目，是高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。動量守恒定律主要講述相互作用的物體，在不受外力的作用或者受到的合外力為零的情況下，物體的總動量保持不變。動量守恒定律適用范圍比較廣，小到微觀的粒子，大到宏觀的天體。動量守恒定律廣泛的適用范圍和動量的四性（矢量性、相對性、系統(tǒng)性和同時性）決定了其內(nèi)容比較抽象，學(xué)生難理解，高考丟分比較多。實(shí)驗(yàn)理論依據(jù) 本實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是動量守恒定律，仿真演示實(shí)驗(yàn)過程中需要注意：1）物體碰撞前后受到的合外力為零；2）不同條件下物體的質(zhì)量和速度都要記錄好，平拋運(yùn)動的小球在平拋方

4、向上是勻速直線運(yùn)動，水平方向的合外力為零，滿足動量守恒定律。優(yōu)化教學(xué)策略 本實(shí)驗(yàn)主要采用分組合作教學(xué)策略和探究發(fā)現(xiàn)教學(xué)策略，全班學(xué)生每六人為一組進(jìn)行仿真演示實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自主探究影響動量守恒定律實(shí)驗(yàn)的因素，不斷地改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；記錄每次實(shí)驗(yàn)數(shù)值，運(yùn)用計算機(jī)軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理；掌握動量守恒定律的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理，并學(xué)會應(yīng)用到日常生活中，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程1）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在每組學(xué)生面前的電腦中播放視頻：小時候同學(xué)們都比較喜歡玩碰碰車，碰碰車前面都安裝有厚厚的膠皮，所以怎么碰也不會壞；兩個雞蛋從桌子上掉下來，掉到地面的雞蛋摔碎了，但是落到海綿上

5、的雞蛋完好無損。提出問題：演示一下兩個質(zhì)量相等的小球在碰撞過程中，動量發(fā)生什么樣的變化？帶著問題，學(xué)生開始進(jìn)行動量守恒定律實(shí)驗(yàn)。2）仿真演示運(yùn)動和靜止的物體碰撞后動量守恒。首先演示在光滑的水平地面上有兩個質(zhì)量相同的鐵球a和鐵球b，鐵球b保持靜止，鐵球a在碰撞前的速度為v1，發(fā)生碰撞后，鐵球a和鐵球b的狀態(tài)是怎樣變化的。接著演示兩個質(zhì)量不同的鐵球a和鐵球b，鐵球b保持靜止，鐵球a在碰撞前的速度為v1，發(fā)生碰撞后鐵球a和鐵球b的狀態(tài)是怎樣變化的。每組學(xué)生都需要多次重復(fù)這兩種情況并記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算這兩種情況下動量的變化是否遵從動量守恒定律。3）仿真演示兩個運(yùn)動的物體在碰撞過程中動量守恒，斜面下滑

6、的小球在碰撞過程中動量守恒。在電腦中模擬實(shí)驗(yàn)桌進(jìn)行斜槽固定，安裝過程中注意保證斜槽末端和導(dǎo)軌保持水平，也就是保證小球平滑地從斜面滑入導(dǎo)軌平面。仿真操作鐵球a和鐵球b在碰撞過程中動量守恒。首先，設(shè)置鐵球a和鐵球b的質(zhì)量和位置坐標(biāo)，設(shè)置摩擦因數(shù)為零（光滑沒有摩擦力）的軌道，設(shè)置軌道的長度。其次，把鐵球a和鐵球b分別放在直線軌道的兩頭，以相同的初速度進(jìn)行相向運(yùn)動，發(fā)生碰撞后記錄鐵球a和鐵球b的速 度；然后把鐵球a和鐵球b放在直線軌道的一頭，鐵球a在后面，鐵球b在前面，但是鐵球a的初速度大于鐵球b，記錄在運(yùn)動過程中鐵球a和鐵球b發(fā)生碰撞后的速度分別是多少。最后，多次改變鐵球a和鐵球b的質(zhì)量和初速度，重

7、復(fù)進(jìn)行以上兩個實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4）彩色小球運(yùn)動碰撞實(shí)驗(yàn)。為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)興趣，仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置紅色和綠色兩個固定在彈簧上的小球，紅色小球不動，設(shè)置綠色小球以一定的初速度向紅色小球方向運(yùn)動并碰撞紅色小球；碰撞后，紅色小球和綠色小球交換速度，紅色小球開始壓縮彈簧運(yùn)動后，又向反方向運(yùn)動并碰撞綠色小球紅色小球和綠色小球不停地交換速度，不停地碰撞。學(xué)生設(shè)想這兩個彩色小球會不會一直這樣運(yùn)動碰撞？5）學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，總結(jié)仿真演示實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題和動量守恒定律的內(nèi)容。教學(xué)評價 教學(xué)評價包括教師對教學(xué)過程的評價、教學(xué)內(nèi)容的評價和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評價。在本次仿真演示實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生動手動腦設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程，通過不斷地改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)（小球的質(zhì)量、運(yùn)動速度和運(yùn)動距離等），記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，自己推導(dǎo)出動量守恒定律，創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力都有很大提高；并且熟悉了計算機(jī)軟件相關(guān)知識，鍛煉了分析問題的能力和創(chuàng)新能力。學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力大大提高 自主學(xué)習(xí)作為一種現(xiàn)代化學(xué)習(xí)方式，是每個學(xué)生都應(yīng)該具備的一種能力。自主學(xué)習(xí)就是培養(yǎng)學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)實(shí)際確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、制訂學(xué)習(xí)計劃、選擇學(xué)習(xí)策略、自我控制學(xué)習(xí)過程、自我評價學(xué)習(xí)效果等。在高中物理仿真演示實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計實(shí)驗(yàn)過程，并且不斷改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)變量等，自主學(xué)習(xí)