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1、南宁市教育学科“十二五”规划课题（2012B099）：普通高中物理校本课程的探究利用“仿真物理实验室”来突破物体动态的分析广西壮族自治区南宁市第四十二中学 粟增伟 530200【摘 要】利用“仿真物理实验室”来模拟物体的动态过程，对分析物理过程、物理解答有着重要的作用。【关键词】问卷调查、动态过程、仿真物理实验室。一引题：在物理学习过程中，由于学生对物体运动过程不太了解、特别是一些比较复杂的物体运动过程难以理解，这种动态过程使学生在解题时很难入手。虽然我们也可以通过实验来实物演示，但是物体的运动过程、运动轨迹很难重新体现出来。如果我们用“仿真物理实验室”来模拟物体的动态过程，就可以让学生一目了
2、然，从而解决这个问题了。【例题】如图所示，质量为长木板B 静止在光滑水平面上，一质量为的小滑块A（可视为质点）放在长木板的右端，现在给长木板以水平速度向右运动，滑块与长木板的动摩擦因数为0.5，若滑块不从长木板左端滑出，求木板长度至少是多少？AB疑难：1. 滑块究竟是往左运动还是往右运动或者是静止？对于这个问题，很多学生往往弄不清楚。 2.对于“木板长度至少是多少”这个问题，学生更加没办法求出来了。为什么学生对这类问题感到难？其主要的原因就是对物体的运动过程少了一个直观的理解，如果学生对物体的运动过程没见过，就更无法想象出物体的运动过程。其实这就牵涉到一个物体运动过程，即物体的动态过过程。什么
3、是物体的动态过程？物体的动态过程实际上就是物体的运动过程，如果学生对于这个过程不理解，就无法解答问题了。动态过程有的容易理解，例如水平面上一个物体的运动；但有的就相对难理解，例如上面提到的例子，一个物体在另一个运动物体上相对运动时，学生不仅难理解而且往往会得出错误的结果。如何才能让学生很好去理解动态过程呢？方法很多，可以通过实验演示，但实验演示有时往往并不是很方便，这时我们可以通过电脑的模拟来达到了解动态的过程，例如我们可以通过“仿真物理实验室”这个平台来帮学生解决这个难题。二利用“仿真物理实验室”来模拟物体的运动依据：利用“仿真物理实验室”来模拟物体的运动，对于这个问题，我们学生是如何看待、
4、积极性如何？我们在南宁市教育学科“十二五”规划课题（2012B099）：“普通高中物理校本课程的探究”问卷调查中对这个方面作了个问卷统计，其中第9题和第18题涉及到“用电脑模拟物理实验来演示”调查中得到如下的结果：1.总体调查情况：本次问卷调查总共发放2475份，分别在南宁市41中、南宁市42中和南宁市43中三所学校的高中部进行调查，调查的主要对象是高一、高二整个年级学生以及高三部分学生，收回2170份，除去填涂不规范和乱填涂等无效的问卷，有效问卷调查达1426份，占收回试卷的67%，达到50%以上，本调查问卷的可信度还是比较高，过到了问卷调查的要求（附：问卷调查）2.对第9题调查情况：第9题
5、题目：校本课程就是以学校为本位，由我们老师在现有课本的基础上进行归类、组合、补充，编写出符合本学校的教材，现如果要开发普通高中物理校本课程，你认为课程内容应该包括（可多选）A、物理学习方法，记忆法，小发明基本方法B、趣味物理，用电脑模拟物理实验来演示C、机械设计，电子与无线电制作，物理与生活D、摄影，影视艺术与文学，电视节目编导和制作第9题问卷调查结果：由于本题是一个不定项选择，所以学生所选的答案类型为总共有15种，结果如下图所示：如果我们只分析答案中含有A、B、C、D答案的，其结果如下：【分 析】含A答案的共有1104人（占30%），含B答案的共有732人（占21%），含C答案的共有798人
6、（占23%），含D答案的共有904人（占26%），从以上的数据来看，选B答案“趣味物理，用电脑模拟物理实验来演示”比例相对还是比较高的，可见，用电脑来模拟物理实验还是比较受学生欢迎！3.对第18题调查情况：第18题题目：物理难学，那是我们对物理情境不够了解，例如在研究地球环绕太阳运动时，由于我们没办法看到地球环绕太阳转的实际情况，大家在学习中就感到困难，但我们可以通过电脑模拟地球环绕太阳运动，从而给我们比较直观的理解，如果我们设一个有关电脑模拟课题，你将会A、积极参与 B、不参与 C、视情况而定第18题问卷调查结果如下表格所示：A（773人，占54%）C（567人，占40%）B（86人，占6%
7、）从图表上看：积极参与（A选项）共有773人，占54%，视情况而定（C选项）共有567人，占40%，不参与（B选项）共有86人，占6%，从以上的数据来看，选A答案“积极参与”同学占了一半以上，而不“不参与”这一项的只占6%，可见，学生都乐于参与其中，这对我们的教学有很大的帮助！ 综合上述的调查结果，我们将开展有关这方面的教学研究，即通过“仿真物理实验室”来模拟实际上的效果。 三“仿真物理实验室”来模拟实验的实际操作，我们将以上面给出的例子来说明： 如何让学生融入“仿真物理实验室”教学中来呢？ 1.明确物体运动的情况、确定对象、了解各物理量的参数。2.让学生先通过设想或运算，推测物体的实际运动，
8、然后再用电脑模拟显示，理论和实际的结果是否相符。AB【例题】如图所示，质量为长木板B 静止在光滑水平面上，一质量为的小滑块A（可视为质点）放在长木板的右端，现在给长木板以水平速度向右运动，滑块与长木板的动摩擦因数为，若滑块不从长木板左端滑出，求木板长度至少是多少？疑难：1. 滑块究竟是往左运动还是往右运动或者是静止？对于这个问题，很多学生往往弄不清楚。 2.对于“木板长度至少是多少”这个问题，学生更加没办法求出来了。解：设滑块运动到木板左端时，两物理刚好有共同的速度，根据动量守恒： 根据能量守恒： 由表达式整理可得： 代入数据，可求得：下面我们先利用“仿真物理实验室”来验证上述的结果：第一步骤
9、：打开软件，设置相关参数.设置物体运动环境是在重力作用之下，在“考虑重力作用”处打“”。然后点击“确定”。.设置实际长度和屏幕距离的比例关系，如图中设置为“3”。第二步骤：.设置木板的长度、质量、初速度、木板和滑块间动摩擦因数。设置木板长度为为11.2米、质量为1千克、初速度为12米/秒，木板与滑块的动摩擦因数为0.5.点击“确定”， 木板即可设计成功。第三步骤：.设置滑块的质量和长度。设置滑块的质量为0.5千克、长度为0.8米点击“确定”， 滑块即可设计成功。第三步骤：运行、验证结果。在模拟实验中，因为要考虑到滑块有一定的长度，在设置木板长度时要把滑块长度考虑进去，才能得到上述电脑显示结果。
10、所以在第二步骤中，木板长度置长度等于计算结果数值再加上滑块长度的两倍（即11.2米），这个问题可以给学生思考。要使滑块不从木板左端滑出，还可以改变哪些条件可以达到呢？对于这个问题，我们下一步的工作可以全部交给学生去讨论，然后根据他们自己提出的方案进一步验证，等学生了解达到一定程度了，我们可以让学生自己通过实验来验证结果。这样做有利于学生的思维、拓展学生的想象力。 “仿真物理实验室”软件为我们提供了一个实验器具完备的综合性实验室，您可以亲自动手创建您所能想象的所有实验。所涉及高中物理现象理论、公式、过程都已经固化在软件中，我们只需修改一下参数就可以达到要求，例如上面提到的例子，只要我们修改一下木
11、板的质量、小物块的质量、以及它们间的摩擦因数，就可以达到我们的要求。“仿真物理实验室”包含了整个高中物理所有的知识点，只要我们设置合理的数据，就可以把高中所涉及的问题通过电脑模拟出来，例如：平抛运动、圆周运动、星体运动、带电粒子的运动、波动、光学、电学实验等等都可以用电脑模拟出来。当学生能通过“仿真物理实验室”来设计实验、设计物体的运动情景时，我们相信，没有什么可以为难我们学习物理的了。【参考资料】中学仿真实验室应用培训教程 （南宁市现代教育教学中心）南宁市教育学科“十二五”规划课题（2012B099）：普通高中物理校本课程的探究“问卷调查”统计数据高中物理题中隐含的动态过程的分析 李云霞（百
12、色学院学报 2006年S1期 ）附：南宁市教育学科“十二五”规划课题（2012B099）：普通高中物理校本课程的探究问卷调查学校： 年级 班别 指导语： 同学们，本课题研究的重点在于立足学校实际，根据学校的教育教学资源，为学生开发切合实际的高中物理校本课程，让我们能够从高中的物理学习中体验到物理学习、物理知识、物理思维的重要性，从而激发学生的学习热情和学习兴趣，提高物理成绩。现在向你们作个问卷调查。 本问卷调查只是为了了解你对物理学习的实际情况，没有标准答案，对你个人没有影响，请你结合自己的情况如实填写。本问卷调查的绝大多数题目是单项选择题，如有多选的，我们在题目后面标明请你用黑色签字笔或圆珠
13、笔或铅笔在下面的表格相应的圆圈内填涂，涂满圆圈即可，不要超出圆圈，例如这样填涂“ ”就正确，如有填错需更改的，用白色粉笔把不需要的答案涂为白色即可，谢谢你的合作，祝你学习进步！卷调查题目1、我是： A、男生 B、女生2、你是哪一类学生？A、美术、音乐、体育类的特长生B|、普通学生（即不是“美术、音乐、体育类的特长生”）3、你经常阅读物理课外书籍吗？ A、经常 B、偶尔 C、从不4、你对物理科的学习兴趣A、很感兴趣 B、一般 C、没兴趣5、你觉得物理科的难度A、很难 B、一般 C、不难6、在物理习题中遇到难题你会怎样做？ A、与同学讨论 B、请教老师 C、直接抄答案 D、不去管它7、你经常用生活
14、中的工具和材料做一些物理小实验吗？ A、经常 B、偶尔 C、从不8、如果班上成立物理课外活动小组,你会参加吗？ A、一定 B、可能 C、不会9、校本课程就是以学校为本位，由我们老师在现有课本的基础上进行归类、组合、补充，编写出符合本学校的教材，现如果要开发普通高中物理校本课程，你认为课程内容应该包括（可多选）A、物理学习方法，记忆法，小发明基本方法B、趣味物理，用电脑模拟物理实验来演示C、机械设计，电子与无线电制作，物理与生活D、摄影，影视艺术与文学，电视节目编导和制作10、对校本课程的学习，你希望用哪一种方式进行？（可多选）A、在实验室里进行学习 B、利用网络进行学习 C、自己阅读老师准备的材料 D、实践调查11、学校要开设物理校本课程，你希望在哪方面有所提高？（可多选） A、为高考取得高分 B、获得解决问题的能力，探索未知世界 C、增加户外活动机会 D、增加学习物理的兴趣12、学校有很多美术、音乐、体育类的学生，物理对他们来说很重要，但是比较难学，如果我们采用以下两种教材，你认为哪种比较好？A、重新编写适合他们的物理教材B、用现有的教材，结合他们的实际情况上课13、在创意摄影中常使用一些物理现象来创
