代賽瑾

妙用幾何畫板，探究物理實驗

代賽瑾

幾何畫板（The Geometer's Sketchpad）軟件是由美國Key Curriculum Press公司制作并出版的一款優(yōu)秀教育軟件，它的全名是“幾何畫板-21世紀的動態(tài)幾何”。它能夠動態(tài)地展現(xiàn)出幾何對象的位置關(guān)系、運行變化規(guī)律。

“幾何畫板”窗口由題標欄、菜單欄、工具欄、繪圖窗口等組成，工具欄組成依次是選擇工具、畫點工具、畫線工具、畫圓工具、文本工具和對象信息工具。它操作簡單，與用word制作物理畫板相比，其特殊性還在于這些圖形是“靈活的”，可以任意組合、調(diào)節(jié)。教師只要發(fā)揮自己的聰明才智，將幾何畫板的使用技巧與物理學科結(jié)合起來，就能夠創(chuàng)造性地開發(fā)出具有獨特功能的優(yōu)秀課件。

初中物理教學中幾何畫板在模擬力學運動、動態(tài)演示光路傳播和凸透鏡成像等方面的使用，改變了我們傳統(tǒng)的一些教學方法，通過運用幾何畫板可以使學生能夠迅速有效地掌握相關(guān)知識，從而使傳統(tǒng)的教學方法發(fā)生根本性變革。教師可以充分利用它豐富而方便的創(chuàng)造功能編寫出自己需要的教學課件。比如，初中物理凸透鏡成像規(guī)律是學生感到難學的內(nèi)容之一。

按照新課標要求，《凸透鏡成像的規(guī)律》的教學主要是通過學生的實驗“探究”得到凸透鏡成像的規(guī)律，探究的結(jié)果一般分五種情況：u＞2f時，成倒立縮小的實像；u= 2f時，成等大倒立的實像；2f＞u＞f時，成倒立放大的實像；u=f時，不能成像；u＜f時，成正立放大的虛像。其實，如果僅僅通過學生實驗，是很難得出這些結(jié)論的。原因至少有兩點：學生怎么會想到要以2F點(u=2f)和F(u=f)點為界來做實驗？如果是教師預先指定了以2F點和F點為界分五種情況來研究，也是不可能的，因為當蠟燭在2F點附近時，火焰和它的像都差不多相等；當蠟燭在F點時，在光屏上仍能看到一個特別大的像；當蠟燭在稍小于焦距的位置時，既能看到放大的虛像，也能看到放大的實像。這一切都會使那些越觀察得仔細越是肯動腦的學生感到疑惑。真實的情況是學生實驗時最多能觀察到凸透鏡能在光屏上成實像，還能成虛像。所以，學生做實驗探究是無法得到那些規(guī)律的，絕大多數(shù)的教師都是在學生實驗后再給學生講解。這樣不成功的實驗打擊了學生的學習興趣，對于教師的說教，學生又持疑惑態(tài)度。此課若借助于幾何畫板則會使問題得到較好的解決。

教師可通過手動畫板模擬實驗效果：先制作可調(diào)焦距的凸透鏡，然后制作實物、實光線及實像，最后制作虛光線和虛像，如下圖。教師演示該課件時，可以用手動控制物體在光軸上的移動，動態(tài)演示出不同時候成像光路圖，有物距、像距、焦距三者的動態(tài)變化規(guī)律，從而給學生直觀的動態(tài)感受。

圖用幾何畫板模擬的凸透鏡成像

幾何畫板以其獨特的優(yōu)勢特別是動態(tài)性使其在物理教學中發(fā)揮了重大的作用，它作為教學的一個輔助教學手段營造了良好的物理環(huán)境，通過一個個動態(tài)課件向?qū)W生展現(xiàn)了物理量變化過程和規(guī)律，培養(yǎng)了學生的思維能力，激發(fā)了學生學習的興趣，使得教師的課程內(nèi)容更加生動，更具感染力。

當然，任何軟件都不是完美的，幾何畫板也不例外。幾何畫板雖然能夠非常準確地模擬物理現(xiàn)象，但一般課堂上能做的物理實驗不應直接用計算機模擬來代替。在教學條件不允許，實驗無法做出或者效果不明顯的情況下，教師可以借用幾何畫板與其他教學媒體設(shè)計軟件結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，從而使教學效果達到最優(yōu)化。

（作者單位：云夢縣實驗中學）

責任編輯 嚴芳