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        高中物理仿真演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

        2018-12-24 10:05:28洪淇
        贏(yíng)未來(lái) 2018年22期
        關(guān)鍵詞:高中物理信息技術(shù)

        洪淇

        摘要:在高中物理教學(xué)中,仿真演示實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展克服了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)抽象、具有危險(xiǎn)性、物理實(shí)驗(yàn)器材短缺、學(xué)生時(shí)間緊等缺點(diǎn),能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

        關(guān)鍵詞:高中物理;信息技術(shù);仿真演示實(shí)驗(yàn)

        1 高中物理實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題分析

        高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)提出,在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鼓勵(lì)教師采用多樣化的教學(xué)形式,支持學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)、自主進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生養(yǎng)成良好的科學(xué)精神。由于種種原因,目前在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在一些問(wèn)題,影響了我們學(xué)生的學(xué)習(xí) 。

        1)高中物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中依然強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授,不注重實(shí)踐技能培養(yǎng)。高中生面臨高考?jí)毫?,教師在?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中重視提高學(xué)生的分?jǐn)?shù),忽視學(xué)生能力的培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中關(guān)心高考物理考綱中的內(nèi)容,要求學(xué)生熟記實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等,對(duì)于創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題目,學(xué)生很難靈活運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行解答 。

        2)高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法比較單一 。一類(lèi)是傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn),教師操作實(shí)驗(yàn),學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種實(shí)驗(yàn)以教師活動(dòng)為主,學(xué)生參與不積極,很難體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。另一類(lèi)物理實(shí)驗(yàn)采用的教學(xué)方法是教師逐一講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)等,學(xué)生完全按照教師的講解重復(fù)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證物理公式。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法限制了學(xué)生的思維發(fā)展,也不利于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

        2 仿真演示實(shí)驗(yàn)實(shí)施過(guò)程分析

        動(dòng)量守恒定律是高中物理教學(xué)中非常重要的一個(gè)內(nèi)容,每年高考試卷中都有涉及這方面的題目,是高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。動(dòng)量守恒定律主要講述相互作用的物體,在不受外力的作用或者受到的合外力為零的情況下,物體的總動(dòng)量保持不變。動(dòng)量守恒定律適用范圍比較廣,小到微觀(guān)的粒子,大到宏觀(guān)的天體。動(dòng)量守恒定律廣泛的適用范圍和動(dòng)量的四性(矢量性、相對(duì)性、系統(tǒng)性和同時(shí)性)決定了其內(nèi)容比較抽象,學(xué)生難理解,高考丟分比較多。

        實(shí)驗(yàn)理論依據(jù) 本實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是動(dòng)量守恒定律,仿真演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意:1)物體碰撞前后受到的合外力為零;2)不同條件下物體的質(zhì)量和速度都要記錄好,平拋運(yùn)動(dòng)的小球在平拋方向上是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),水平方向的合外力為零,滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律。

        優(yōu)化教學(xué)策略 本實(shí)驗(yàn)主要采用分組―合作教學(xué)策略和探究―發(fā)現(xiàn)教學(xué)策略,全班學(xué)生每六人為一組進(jìn)行仿真演示實(shí)驗(yàn)。學(xué)生自主探究影響動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的因素,不斷地改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn);記錄每次實(shí)驗(yàn)數(shù)值,運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理;掌握動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理,并學(xué)會(huì)應(yīng)用到日常生活中,達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的。

        演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程

        1)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在每組學(xué)生面前的電腦中播放視頻:小時(shí)候同學(xué)們都比較喜歡玩碰碰車(chē),碰碰車(chē)前面都安裝有厚厚的膠皮,所以怎么碰也不會(huì)壞;兩個(gè)雞蛋從桌子上掉下來(lái),掉到地面的雞蛋摔碎了,但是落到海綿上的雞蛋完好無(wú)損。提出問(wèn)題:演示一下兩個(gè)質(zhì)量相等的小球在碰撞過(guò)程中,動(dòng)量發(fā)生什么樣的變化?帶著問(wèn)題,學(xué)生開(kāi)始進(jìn)行動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)。

        2)仿真演示運(yùn)動(dòng)和靜止的物體碰撞后動(dòng)量守恒。首先演示在光滑的水平地面上有兩個(gè)質(zhì)量相同的鐵球A和鐵球B,鐵球B保持靜止,鐵球A在碰撞前的速度為v1,發(fā)生碰撞后,鐵球A和鐵球B的狀態(tài)是怎樣變化的。接著演示兩個(gè)質(zhì)量不同的鐵球A和鐵球B,鐵球B保持靜止,鐵球A在碰撞前的速度為v1,發(fā)生碰撞后鐵球A和鐵球B的狀態(tài)是怎樣變化的。每組學(xué)生都需要多次重復(fù)這兩種情況并記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算這兩種情況下動(dòng)量的變化是否遵從動(dòng)量守恒定律。

        3)仿真演示兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,斜面下滑的小球在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。在電腦中模擬實(shí)驗(yàn)桌進(jìn)行斜槽固定,安裝過(guò)程中注意保證斜槽末端和導(dǎo)軌保持水平,也就是保證小球平滑地從斜面滑入導(dǎo)軌平面。仿真操作鐵球A和鐵球B在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒。首先,設(shè)置鐵球A和鐵球B的質(zhì)量和位置坐標(biāo),設(shè)置摩擦因數(shù)為零(光滑沒(méi)有摩擦力)的軌道,設(shè)置軌道的長(zhǎng)度。其次,把鐵球A和鐵球B分別放在直線(xiàn)軌道的兩頭,以相同的初速度進(jìn)行相向運(yùn)動(dòng),發(fā)生碰撞后記錄鐵球A和鐵球B的速 度;然后把鐵球A和鐵球B放在直線(xiàn)軌道的一頭,鐵球A在后面,鐵球B在前面,但是鐵球A的初速度大于鐵球B,記錄在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中鐵球A和鐵球B發(fā)生碰撞后的速度分別是多少。最后,多次改變鐵球A和鐵球B的質(zhì)量和初速度,重復(fù)進(jìn)行以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        4)彩色小球運(yùn)動(dòng)碰撞實(shí)驗(yàn)。為了進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)興趣,仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置紅色和綠色兩個(gè)固定在彈簧上的小球,紅色小球不動(dòng),設(shè)置綠色小球以一定的初速度向紅色小球方向運(yùn)動(dòng)并碰撞紅色小球;碰撞后,紅色小球和綠色小球交換速度,紅色小球開(kāi)始?jí)嚎s彈簧運(yùn)動(dòng)后,又向反方向運(yùn)動(dòng)并碰撞綠色小球……紅色小球和綠色小球不停地交換速度,不停地碰撞。學(xué)生設(shè)想這兩個(gè)彩色小球會(huì)不會(huì)一直這樣運(yùn)動(dòng)碰撞?

        5)學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,總結(jié)仿真演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容。

        教學(xué)評(píng)價(jià) 教學(xué)評(píng)價(jià)包括教師對(duì)教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)、教學(xué)內(nèi)容的評(píng)價(jià)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)。在本次仿真演示實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,通過(guò)不斷地改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)(小球的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離等),記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,自己推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律,創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)能力都有很大提高;并且熟悉了計(jì)算機(jī)軟件相關(guān)知識(shí),鍛煉了分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。

        學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力大大提高 自主學(xué)習(xí)作為一種現(xiàn)代化學(xué)習(xí)方式,是每個(gè)學(xué)生都應(yīng)該具備的一種能力。自主學(xué)習(xí)就是培養(yǎng)學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)實(shí)際確定學(xué)習(xí)目標(biāo)、制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃、選擇學(xué)習(xí)策略、自我控制學(xué)習(xí)過(guò)程、自我評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果等。在高中物理仿真演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并且不斷改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)變量等,自主學(xué)習(xí)能力大大提高。

        參考文獻(xiàn)

        [1]何克抗,李克東,謝幼如,等.“主導(dǎo)――主體”教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)[J].湖南第一師范學(xué)院學(xué)報(bào),1999(2):3-9.

        [2]李璐.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用于初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論與實(shí)踐研究[D].西安:陜西師范大學(xué),2009.

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