仿真实验室在虚拟性探究教学中的应用的论文

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1、仿真实验室在虚拟性探究教学中的应用的论文【摘要】：本文主要阐述了利用仿真实验在虚拟性探究教学中的应用，对软件的特点和所应用的类型做了详细的介绍，同时通过教学案例的展示充分体现了网络课案的突出功能，它给了学生一个创造和想象的空间；它能让学生对物理现象的认识更加深刻；对物理定律的理解不再枯燥；对物理的学习兴趣油然而生，是高中物理教与学难得的好帮手。　　【关键词】：仿真实验；软件；教学案例　　　　一、软件特点　　　　1　器件的仿真性。　　软件提供与真实器件完全相同的虚拟实验仪器，如电流表、电压表、电阻箱、灯泡、电键、电铃、干电池、蓄电池等，还提供了一些设置物理情景时常用的构件，像带电

2、粒子、斜面、长直木板、弹簧、连接细绳、磁场、电场、重力场等，使用时构建出的实验及问题情景视觉效果非常逼真。　　2　操作的简易性。　　软件使用时，只需用鼠标将要利用的器件从工具栏中拖进界面即可，然后再根据实验或情景的需要来设置器件之间的物理联系，运行后，软件会依据你的设定表现出问题的动态变化过程。图1所示是演示电容充放电的实验电路图，图2中的蓝色曲线是电容上的电压随时间变化关系，红色曲线是充电时回路中的电流。　　3　文件的多样性。　　软件提供了三种文件保存方式，分别是可执行文件、网页文件、仿真实验室文件(.ele文件)，这样可以在软件支持下运行、也可以脱离软件运行、还可以在浏览器

3、中显示，非常方便。　　4　内容的模块化。　　软件将整个中学物理分成了主模块、电学模块、光学模块、热学模块、初中模块，由于各个模块中构建物理情景的独特性，所以各个模块可以独立运行，这样减少了工具栏中器件的数目，使用时更加方便。.cOm　　　　二、应用类型　　　　1　辅助探究学习活动。　　比如探究点电荷的场强分布特点，可以设置一个源点电荷放置在坐标原点，用兰球表示，电荷量设置为0.003c，另设置一个试探电荷，用绿球表示，电荷量设置为0.001c，实验环境设置成不考虑电荷间的库仑力，并用箭头显示库仑力矢量。当用鼠标拖动试探电荷在源电荷附近移动时就可以动态看到库仑力矢量的变化过程，也

4、可以在源电荷周围不同距离的地方放置一组试探电荷，对比这些电荷的库仑力矢量就可以了解电场的分布，非常的直观、形象。　　2　现场模拟虚拟情景。　　比如带电粒子在磁场中的圆周运动，先建立一个匀强磁场，b=1t，方向向外，设置一个带电小球，电量为q=1c，初速度为10m／s，将小球设置成用闪照记录，实验设置中考虑库仑力，并箭头显示小球的速度、洛伦兹力矢量。如果将小球放在磁场的边界处，则小球离开边界后将做匀速直线运动，如图1、2所示的情况。　　　　3　纠正操作性实验问题中的错误。　　比如在一次关于“伏安法测电阻”的电路图的练习中，学生中出现四种比较典型的错误，概括起来主要有“电流表的内外

5、接”、“变阻器的限流和分压”两个方面不能很好的区别。用“仿真实验室”就可以实现“手把手”的矫正有关错误，而且连接的电路还可以进行动态操作，演示电路中仿真的数据变化竞效果。　　　　三、教学案例展示　　　　下面以“电阻串并联规律”的教学为例，展示“仿真实验室”在虚拟性探究性活动中的应用。　　　　1　课案简介。　　首先为这节课设计了一个网络课案，将“仿真实验室”开发的小积件有机的嵌入网络课案中，突出的一点就是灵活运用了探究性工具软件，它为学生营造了一个虚拟的实验系统，学生只需要用鼠标拖动实验器件，就可以完成电路的设计、测量等步骤，是一次适合于在网络环境下展开的自主学习活动。　　　　2

6、　电阻串联规律。　　(1)定性研究。　　将一个电阻与滑动变阻器串联，拖动滑动头，通过数字式欧姆表观察串联电阻值的变化趋势：串联时，当一个电阻变大时，总电阻变大　　(2)定量研究。　　任选提供的两个电阻，用欧姆表(可以是数字式、也可以是机械式)测出串联的总电阻，并记录结果，可以选取6种组合　　　　3　电阻并联规律。　　(1)定性研究。　　将一个电阻与滑动变阻器并联，拖动滑动头，通过数字式欧姆表观察并联电阻值的变化趋势：并联时，当一个电阻变大时，总电阻变大。　　(2)定量研究。　　任选提供的两个电阻，用欧姆表(可以是数字式、也可以是机械式)测出并联的总电阻，并记录结果，可以选取6种

7、组合。　　　　4　规律总结。方法一：观察实验得到的数据，通过计算总结规律；方法二：利用“几何画板”用图像的方法处理数据，得到规律。　　　　5　思维类比。将力学中两个弹簧的串并联问题与电阻的串并联类比，可以看到两者有相同的规律。　　(1)电阻的并联规律：1／r1+1／r2=1／r，电阻的串联联规律：r=r1+r2　　(2)弹簧的串联规律：1／k1+1／k2=1／k，弹簧的并联规律：k=k1+k2　　　　四、教学反思　　　　1　利用网络课案组织教学活动，应该充分发挥其他工具软件的功能与之优势互补