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物理教學(xué)論文|運(yùn)用微機(jī)模擬物理演示實(shí)驗(yàn)的體會(huì)
傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的局限性
學(xué)生對(duì)有演示實(shí)驗(yàn)的物理課很感興趣，課堂上思維活躍，教學(xué)效果好。但由于多種原因，演示實(shí)驗(yàn)受到影響，效果不明顯；一些物理規(guī)律受到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材的限缺點(diǎn)，不能作定量研究；甚至一些物理定律只是一種理想模型，在正常條件下不能實(shí)現(xiàn)。這些現(xiàn)象的存在，一定程序上造成物理教學(xué)中的“填鴨式”教育，影響著物理教學(xué)的質(zhì)量。
微機(jī)在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)進(jìn)入中學(xué)的大門，在物理教學(xué)中微機(jī)的主要作用就是模擬物理演示實(shí)驗(yàn)。
微機(jī)模擬演示實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)具有更強(qiáng)的直觀性。演示實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生能夠比較容易地觀察到實(shí)驗(yàn)的具體步驟及結(jié)果，而微機(jī)的顯示屏恰能滿足這一要求。微機(jī)的顯示屏由于它的明亮程序高，從心理學(xué)的角度來看，還能刺激學(xué)生的視覺，提高學(xué)生的興趣。特別是微機(jī)能夠同時(shí)對(duì)兩處動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察，從而使其直觀性更強(qiáng)。如在講授機(jī)械振動(dòng)形成機(jī)械波時(shí)，用傳統(tǒng)的方法觀察了質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，就無法觀察到波的傳播，又無法觀察到質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，而用微機(jī)模擬這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以很清楚地同時(shí)觀察到這兩種運(yùn)動(dòng)，比較容易得出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和波的傳播的關(guān)系。
微機(jī)的直觀性還體現(xiàn)在它能對(duì)不同的物理現(xiàn)象進(jìn)行類比。如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的自由落體運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)，用微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)可把它們投入同一坐標(biāo)軸上研究，比較容易找到它們的共性和個(gè)性。
微機(jī)的直觀性還體現(xiàn)在它模擬狀態(tài)，使得一些推理性的結(jié)論直觀化，如牛頓第一定律是在一定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上理想化推理得出的，在現(xiàn)實(shí)生活中無摩擦現(xiàn)象是不存在的，因而無法表示這種狀態(tài)，但在微機(jī)中可模擬實(shí)現(xiàn)。微機(jī)模擬演示實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)具有更大的錄活性。傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)是用實(shí)物進(jìn)行的，形象性較強(qiáng)，從表面現(xiàn)象來看，微機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)不需要這些裝置，但這些裝置實(shí)際上可由微機(jī)在顯示屏上繪制出來，從視覺上來講，形象性同樣存在，而且其靈活性更大，需要觀察的部位可以通過預(yù)先編制的程序來觀察角度，增強(qiáng)視覺感。如用微機(jī)模擬a粒了散射實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝軒按教材的要求在微機(jī)的顯示屏上繪出，并用亮點(diǎn)表示a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，而兩種原子核相遇的情況可只對(duì)一個(gè)金箔的原了核進(jìn)行放大說明，比較容易得出原子的核式結(jié)構(gòu)。
微機(jī)能模擬演示實(shí)驗(yàn)，更因?yàn)樗哂袀鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)所不及的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)受器材的限制、環(huán)境因素的影響和實(shí)驗(yàn)誤差的影響，這些都是由于實(shí)物實(shí)驗(yàn)造成的，而用微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于是事先將規(guī)律輸入機(jī)器的，不會(huì)受上列因素的影響，因而準(zhǔn)確程序高，且數(shù)據(jù)可隨時(shí)由微機(jī)輸出，更容易找出規(guī)律。
微機(jī)模擬演示實(shí)驗(yàn)，還因?yàn)樗袀鹘y(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)所不具備的多能性。普通物理包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子和原子核物理五大類，演示實(shí)驗(yàn)大小有幾十個(gè)，用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)需要大量的儀器而用微楊模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要一臺(tái)微機(jī)，自編不同的軟件即可，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
運(yùn)用微機(jī)模擬物理演示實(shí)驗(yàn)的原則
用微機(jī)模擬物理演示只是對(duì)演示實(shí)驗(yàn)不足的補(bǔ)充，而不是用之來替代。如果演示實(shí)驗(yàn)全部被模擬實(shí)驗(yàn)取代的話，必然會(huì)造成物理這門學(xué)笠的神秘感。這樣，反而微機(jī)模擬物理演示實(shí)驗(yàn)時(shí)必須遵循下列原則。
1、以定性的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，再以模擬實(shí)驗(yàn)作定量研究或各種規(guī)律進(jìn)行類比。如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的斜拋運(yùn)動(dòng)，教材只是以噴水嘴實(shí)驗(yàn)作定性討論就直接給出結(jié)論，學(xué)生還有一些疑慮，在此基礎(chǔ)上，再以模擬實(shí)驗(yàn)作定量研究，容易找出規(guī)律。
2、驗(yàn)證規(guī)律，用于那些傳統(tǒng)器材不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。如牛頓第一定律、原子的核式結(jié)構(gòu)、氣體壓強(qiáng)的形成、重核的裂變等。
3、運(yùn)用于那些因暫時(shí)受環(huán)境影響而無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。如靜電實(shí)驗(yàn)受天氣的影響較大，天氣潮濕時(shí)荷不易集存，遇到這種情況可用微機(jī)模擬。
4、運(yùn)用于那些因器材缺少而不能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)。由于教育經(jīng)費(fèi)有限，絕大部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材不全，如缺少什么實(shí)驗(yàn)，也可用微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)來臨時(shí)代替。
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