文档介绍：高中物理计算机模拟实验在教学中的应用
杨银海
物理学是以实验为基础的科学。实验教学是一种重要的教学方法,有利于学生对知识的记忆,理解和总结。如何使学生在课堂上轻松、活泼、主动地学习,提升学习兴趣,提高课堂教学效率,是所有教师都在思考的问题。物理源于生活,但高于生活。为了展现隐藏在现象背后的物理本质,必须采用实验教学来帮助学生加强理解,其中不可或缺的是通过计算机模拟实验来进行知识点的再现和落实。模拟实验可以简化研究过程、强化研究条件、加速或延缓物理过程,直观生动地展现细节变化,科学准确地传递大量信息,提高教学质量。
1 化抽象为形象,激发学习兴趣
高中物理知识,对学生的思维要求有所提高,好多知识点都是以抽象化的形式出现。抽象思维层次较高,不易想象,导致学生对知识的理解出现误区或错误。通过计算机模拟实验的辅助,把知识传授中涉及到的抽象思维转化为容易想象的形象思维,有助于学生发现规律、获取知识,培养理性抽象思维。
电场线是形象地描述电场的假想线,其分布是非常抽象的,看不见,摸不着,感觉不到。虽然在课堂上教师可以用器械实验来模拟,把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里,加上电场,微屑就按照场强的方向排列起来,显示出电场线的分布情况。但学生看到的结果毕竟是平面内伪,不完整的,而且由于实验器材的限制,无法将其空间的电场线分布情况一一展示。此时,教师可以通过模拟动画,生动形象直观地达到知识传授的目标,如动画截图1,2,3所示,
通过动画演示,学生清楚地看到了电场线的空间分布,并且更强调了电场线从正电荷出发,终止于负电荷,在脑中留下了深刻的印象,加强了化抽象为形象的能力,对知识的理解和应用有极大的帮助。在动画演示的视觉刺激下,学生始终保持着浓厚的学习兴趣,极大地调动了学习积极性,更多地是对知识的理解和掌握,提高了课堂教学效率。
α粒子散射,微观世界的现象,抽象而难以想象,教师只能利用模拟课件来进行教学,使学生明白实验原理和仪器的使用,对实验现象有直观的了解,激发学生探求微观世界的兴趣。
2 清晰现象过程,加强记忆理解
在高中物理教学中,有很多物理现象和过程是很难甚至不能用肉眼看清的,而恰恰是这些细小人微的过程,对认识物理和理解知识有重要的导向作用,而且探究物理现象的本质也要从细节入手。但学生由于知识限制而难以清楚想象,有些实验虽然可以演示,但其内在过程无法看到。教师可以利用计算机把那些难以观察到的、比较复杂的实验进行模拟,逼真地呈现在学生面前,同时也可以把物理实验过程的快慢根据教学需要进行调节,帮助学生对物理现象和规律进行理解,更好地形成感性认识,进而形成理性认知。
布朗运动描述的是微小颗粒的运动,反映了水分子的无规则运动。利用高中教学实验器材根本无法看清,最大限度也只能利用显微镜看到小颗粒的无规则运动,再经过分析得到产生此现象的原因是水分子的无规则运动。为了更好地落实知识点,教师可以采用计算机形象而逼真地模拟布朗运动的本质,让学生清楚看到其实质,加深印象,加强理解。如动画截图4所示,小点表示水分子,大点表示颗粒。
又如电磁振荡实验,理论分析得到,电流的大小和方向在不断地变化,但具体过程很难在黑板上清楚展现,此时如果配合计算机模拟来显示电流变化及电磁场变化的过程,学生头脑中就会有清晰的印象,真正明白电磁振荡的整个过程及产生机理,