物理教學強調(diào)理論教學與實踐教學相結(jié)合，實踐教學就是實驗教學，為豐富實驗教學內(nèi)容，幫助學生加深對所學習物理知識的印象，教師要大膽創(chuàng)新，基于虛擬儀器技術(shù)建設(shè)高中物理實驗平臺，確保創(chuàng)新教學機制，豐富教學手段。摩擦力屬于高中物理教材中的關(guān)鍵知識點，圍繞摩擦力所展開的高中物理實驗平臺教學非常生動有趣。在契合高中物理新課改要求，采用LabVIEW編程、單片機等虛擬儀器技術(shù)所設(shè)計建立的物理摩擦力實驗平臺能滿足師生教學需求，實現(xiàn)實驗平臺教學可視化、智能化操作，為高中物理實驗教學提質(zhì)增效創(chuàng)造前提條件。

一、關(guān)于高中物理知識點——摩擦力

摩擦力屬于高中物理教材中力學單元的關(guān)鍵知識點，是重難點內(nèi)容。在常規(guī)教學中，教師常常用更為直觀的實驗教學手段來向?qū)W生介紹物理知識，幫助學生理解物理中摩擦力的概念。簡單舉例，在利用小紙團展開實驗過程中，就記錄了小紙團的動靜摩擦力突變過程，而在這一實驗過程中，教師就初步為學生構(gòu)建了最大靜摩擦力>滑動摩擦力的基本科學概念。不過，這一實驗也是存在缺陷的。

其一，實驗中的小紙團穩(wěn)定性表現(xiàn)不強，這種穩(wěn)定性表現(xiàn)不強問題要結(jié)合多點問題思考，保證準確性內(nèi)涵能夠有所提升。在這一過程中，也需要思考導(dǎo)致小紙團穩(wěn)定性表現(xiàn)不強問題可能是因為慣性而不斷向前沖所造成的。

其二，如果采用測力儀器演示紙團的動靜摩擦力突變過程，可以了解到小紙團的瞬時變化速度相對較快，所以變化現(xiàn)象不甚明顯，這種突變過程是不利于學生觀察的。換言之，物塊的瞬時突變演示效果不理想。

其三，物理實驗平臺上對于實驗過程的演示完全取決于演示設(shè)備。所以，教師需要研制摩擦力實驗平臺，有效改善實驗過程中的種種不足問題。

二、基于虛擬儀器技術(shù)的實驗平臺設(shè)計原理與思路

如果采用相關(guān)操作內(nèi)容來展開分析，會了解到在測量過程中可能發(fā)生力量大小變化情況。就這一力量變化情況展開研討，需要基于諸多研究機制來思考提出有效解決方法。從某種程度上來講，還需要確保研究內(nèi)容有所優(yōu)化，形成信息技術(shù)機制，實驗平臺就傾向于采用虛擬儀器技術(shù)，其中就包括了單片機編程技術(shù)，在創(chuàng)設(shè)相關(guān)教學平臺過程中，也需要思考提出諸多問題，確保教學機制有效優(yōu)化，形成相關(guān)技術(shù)平臺，確保所有實驗數(shù)據(jù)都能實現(xiàn)微觀化、可視化以及放大化，確保虛擬儀器技術(shù)中的諸多技術(shù)優(yōu)勢都能有效發(fā)揮出來，體現(xiàn)信息技術(shù)應(yīng)用高價值，制作形成一套完整的高中物理摩擦力實驗教學平臺。在實驗平臺上，主要包含了虛擬仿真面板，它的基礎(chǔ)內(nèi)核是計算機平臺，其中包含了STM32單片機、攝像頭等，主要用于監(jiān)控滑塊、電機、力傳感器的相互轉(zhuǎn)變變化過程，提高實驗操作效率。

以實驗平臺上的控制部分為例，它其中的模塊組成內(nèi)容豐富，單片機發(fā)揮了重要作用。教師會指導(dǎo)學生建立教學體系，確保優(yōu)化教學過程，思考教學內(nèi)容，結(jié)合虛擬仿真面板來分析調(diào)整相關(guān)面板開關(guān)數(shù)據(jù)。從某種程度來講，也需要結(jié)合電機控制內(nèi)容來分析摩擦力變化，確保以及控制數(shù)據(jù)信息應(yīng)用到位。在實驗平臺演示虛擬儀器技術(shù)過程中，同時也演示表格內(nèi)容、圖像內(nèi)容以及控制圖像處理控件，如此就能順利呈現(xiàn)摩擦力的操作內(nèi)容，來展開分析與處理內(nèi)容，結(jié)合摩擦力物理現(xiàn)象以及規(guī)律來展開分析，確保其中相關(guān)技術(shù)內(nèi)容被完整呈現(xiàn)出來。

三、基于虛擬儀器技術(shù)的實驗平臺設(shè)計方案與效果

（一）基于虛擬儀器技術(shù)的實驗平臺設(shè)計方案

在課堂上，教師要基于虛擬儀器技術(shù)來指導(dǎo)學生展開操作，研究諸多技術(shù)內(nèi)容來建立相關(guān)采集機制，確保研究結(jié)果真實有效。要優(yōu)化實驗平臺設(shè)計方案，在采集摩擦力數(shù)據(jù)過程中，首先要點擊虛擬儀器技術(shù)設(shè)備中的“清零”開關(guān)，清除系統(tǒng)數(shù)據(jù)內(nèi)容；其次，就是運用“采集”“停止”開關(guān)來分析提出諸多教學問題，保證教學水平有所優(yōu)化。要分析靜摩擦力變化情況，有三種變化：

第一種是儀表顯示，需要基于教學內(nèi)容來分析相關(guān)操作，結(jié)合實驗方式有效傳導(dǎo)來分析優(yōu)化顯示方案，結(jié)合直觀內(nèi)容分析相關(guān)操作，確保分析變化過程。

第二種是圖像顯示，結(jié)合教學內(nèi)容來分析提出思考問題，教師要通過圖像為學生直觀顯示物理變化現(xiàn)象，基于教學內(nèi)涵來分析傳統(tǒng)實驗內(nèi)容，保證教學機制思考分析摩擦力變化，同時思考摩擦力變化相關(guān)客觀規(guī)律，提高實驗教學質(zhì)量水平。

第三種是數(shù)字顯示，教師要指導(dǎo)學生分析實驗平臺上的實驗數(shù)據(jù)，如此就能獲得摩擦力的客觀變化規(guī)律。在實驗平臺上，學生能隨時學習掌握摩擦力大小的客觀變化規(guī)律，提高其實驗學習能力與操作能力。

（二）基于虛擬儀器技術(shù)的實驗平臺設(shè)計方案實施效果

要基于虛擬儀器技術(shù)來設(shè)計打造實驗平臺，在演示實驗教學后由教師為學生總結(jié)平臺設(shè)計與教學方案實施效果。比如，學生通過實時視頻來清晰透徹觀察受到摩擦力影響的滑塊運動狀態(tài)變化，要保證所有學生都能觀察到實驗平臺上動摩擦力、靜摩擦力的變化過程，確保學生感性認識相關(guān)知識內(nèi)容。久而久之，學生就能掌握摩擦力的大小變化規(guī)律內(nèi)容。在實驗平臺上，需要分析靜摩擦力與滑動摩擦力變化，分析二者影響因素，進一步在實驗平臺上展開實驗。

四、基于虛擬儀器技術(shù)的高中物理摩擦力實驗平臺設(shè)計案例

在高中物理摩擦力實驗平臺設(shè)計與教學實踐活動開展過程中，教師要大量使用各種虛擬儀器技術(shù)設(shè)備，有效開展教學活動。

（一）激發(fā)學生興趣設(shè)計實驗教學平臺

教師要開展基于虛擬儀器技術(shù)的高中實驗平臺教學，就要激發(fā)學生的物理學習興趣。眾所周知，高中物理知識難度較高，而且教學內(nèi)容枯燥乏味，容易讓學生喪失學習興趣與學習動力。所以教師有必要在新課引入部分提出豐富的教學模塊，如引入基于虛擬儀器技術(shù)的“思維沖突”實驗平臺，該實驗平臺能夠幫助學生體驗神奇的摩擦力。

具體來講，教師要運用虛擬儀器技術(shù)為學生設(shè)計3D模板，并利用打孔機為3D模板兩端分別設(shè)計孔洞，然后結(jié)合教學內(nèi)容來分析截面變化情況，思考建立相關(guān)教學體系來分析提出問題，結(jié)合圓形界面分析變化情況，確保資質(zhì)3D模板有效形成。在這一過程中，也需要結(jié)合3D模板來展開思考分析，如圖1。

在課堂上，教師要運用虛擬儀器技術(shù)將3D模板疊合起來，呈現(xiàn)在學生眼前，其目的是確保學生能夠結(jié)合自身的良好設(shè)計成果來學習理解相關(guān)知識內(nèi)容，激發(fā)學生的好奇心。當然，3D模板在重疊以后可能會產(chǎn)生更大拉力，這容易令學生產(chǎn)生擔心焦慮，進一步刺激學生產(chǎn)生了較大的思維沖突，進而完全沉浸于物理實驗情境中對物理學習產(chǎn)生較大興趣。在教師巧妙地教學方案設(shè)計、平臺建設(shè)以及虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用過程中，圍繞摩擦力的實驗教學平臺就此建立起來，形成了教學中良好的情感鋪墊。

（二）增加學習感性體驗并提高科學推理能力

在課堂教學中，教師需要增加學生的學習感性體驗，同時提高學生的物理科學推理能力。為此，教師應(yīng)當基于虛擬儀器技術(shù)來設(shè)計一個能夠確保師生互動的平臺小實驗。例如，采用摩擦力觀測設(shè)備來分析滑動摩擦力的產(chǎn)生條件，結(jié)合彈力以及物體相對運動情況來進一步認識滑動摩擦力，滑動摩擦力對于物體之間的互動小實驗非常敏感，因為它會產(chǎn)生阻力，這一阻力則需要結(jié)合對比實驗過程來展開分析，確保實驗過程中諸多實驗視頻都能有效呈現(xiàn)出來，并建立對比實驗教學，基于學生思考過程來分析認識滑動摩擦力的難度變化情況。當然，教師為進一步指導(dǎo)學生感受滑動摩擦力產(chǎn)生的條件，還需要利用虛擬儀器技術(shù)來指導(dǎo)學生觀察物體的相關(guān)操作來分析滑動摩擦力作用變化，基于的研究內(nèi)容來建立分析機制，思考多點實驗視頻應(yīng)用情況。在這一過程中，也要結(jié)合視頻物塊來建立摩擦力分析機制，思考其中的關(guān)鍵影響，展開力學分析，建立教學引導(dǎo)機制，思考教學內(nèi)容與摩擦力變化情況。從思考摩擦力情況來過程中，也需要培養(yǎng)學生良好的科學與推理解題能力，達到應(yīng)有教學效果。

以其中一個視頻為例，教師要運用虛擬儀器技術(shù)來直觀展示物塊的直線運動。具體來講，就是采用A4紙與木塊，要基于教學內(nèi)容來分析思考有效模塊運動操作。在實驗方案中，也需要結(jié)合多點教學內(nèi)容來思考提出問題，確保結(jié)合桌面標記內(nèi)容來分析參照物變化情況，在這一過程中需要基于教學來分析幫助學生理解何為加速運動，結(jié)合滑塊運動位置變化分析教學內(nèi)容。

（三）探索創(chuàng)新實驗裝置

在教師指導(dǎo)學生探索創(chuàng)新實驗裝置過程中，主要想解決的問題就是思考相關(guān)摩擦力變化情況，分析其中的影響因素。在深入了解傳統(tǒng)實驗教學內(nèi)容的過程中，也需要思考不足問題，確保教學優(yōu)化到位，同時滿足教學內(nèi)容來思考提出問題。在這一過程中要保證教學內(nèi)容有所優(yōu)化，教師要在信息化平臺上為學生建立勻速拉動彈簧秤變化，結(jié)合彈簧秤拉動物塊過程來分析實驗移動過程，其讀數(shù)穩(wěn)定性可能不高。為此，教師需要利用虛擬仿真儀器平臺為學生設(shè)計摩擦力實驗方案，如圖2。

教師要突破傳統(tǒng)方案，帶領(lǐng)學生設(shè)計測量滑動摩擦力的虛擬儀器技術(shù)實驗平臺，最終形成全新教學方案。

首先，需要采用細線懸掛彈簧秤來展開教學，客觀合理地分析彈簧秤示數(shù)變化情況，調(diào)整優(yōu)化其穩(wěn)定性，確保實驗對于摩擦力測量產(chǎn)生良性影響，優(yōu)化實驗教學活動過程。

其次，教師要采用手動方式直接拉動長模板，保證長模板能夠在虛擬儀器技術(shù)平臺上沿著直線運動。如果學生直接用手控制難度較高，容易導(dǎo)致物塊停止不會產(chǎn)生任何摩擦力。當長木板停下時，主要對木塊以及模板之間的靜摩擦力進行分析計算，最后在彈簧秤上分析所得出示數(shù)結(jié)果。

最后，還需要基于多點教學內(nèi)容來展開分析，提出有效教學策略。要爭取對教學內(nèi)容進行改進與創(chuàng)新，基于多點彈簧秤的讀數(shù)穩(wěn)定內(nèi)容來分析提出滑動摩擦力變化情況即可。

總體來講，教學中要活用虛擬儀器技術(shù)，基于智能彈簧秤教學內(nèi)容來思考提出問題，分析彈簧秤的變化情況，保證讀數(shù)穩(wěn)定化操作。在彈簧秤中也需要基于教學內(nèi)容來建立分析機制，確保彈簧秤能夠發(fā)揮其正常功能，滿足滑動優(yōu)勢，利用虛擬儀器技術(shù)確保其正常自如運動。此時分析摩擦力效應(yīng)，就能了解到物塊在長木板上是能夠沿著直線向前運動的。如果在實驗平臺上教師選擇使用了虛擬可調(diào)速的電動機，則需要通過虛擬調(diào)速技術(shù)來分析教學內(nèi)容，結(jié)合長木板速度變化來分析長模板摩擦力調(diào)整情況，保證教學的關(guān)聯(lián)。

為確保虛擬儀器技術(shù)能夠在分析相關(guān)關(guān)系過程中發(fā)揮作用，要給予相關(guān)關(guān)系內(nèi)容來建立教學分析機制，確保形成多方相互影響的正相關(guān)關(guān)系。從某種程度來講，需要基于諸多教學內(nèi)容來建立創(chuàng)新性組合設(shè)計內(nèi)容，要保證做到引導(dǎo)學生進入課堂練習環(huán)節(jié)，提高教學水平。

（四）開展課堂練習活動

教師要在高中物理課堂上開展課堂練習活動，幫助學生將所學知識學以致用。通過虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)建物理實驗平臺，教師可以用短視頻形式展示相關(guān)內(nèi)容，基于教學機制建立課堂練習教學活動，豐富優(yōu)化教學方式，也需要確保由教師給出已知條件OA=2OB=2L，這其中L代表了實驗平臺軌道長度。教師需要基于水平位置為學生靜止放置、展示小球的重力加速度應(yīng)該為g。

在桿轉(zhuǎn)動到豎直位置的過程中B小球的機械能變化過程，并得出以下結(jié)論：第一，指導(dǎo)學生認識機械能守恒定律，并分析建立其中的小球物體模型。第二，判斷機械能守恒定律中的使用條件方法，配合摩擦力分析小球因為摩擦力影響而產(chǎn)生的各種結(jié)果。第三，指導(dǎo)學生分析問題，轉(zhuǎn)換研究思路，做到活學活用，正確判斷機械能守恒定律的研究對象是哪些。

總結(jié)來講，小球A在不計算質(zhì)量的情況下受到彈簧壓縮影響而產(chǎn)生摩擦力；小球B則沿著光滑斜側(cè)表面有所上升，且小球處于擺動狀態(tài)下。

結(jié)合上述實驗平臺教學研究可以了解到，摩擦力對象的選擇容易導(dǎo)致學生發(fā)生認知錯誤，所以教師利用虛擬儀器技術(shù)配合建立平臺做法幫助學生學習理解研究對象，同時讓學生充分理解虛擬儀器技術(shù)對于建立完整的摩擦力教學實驗平臺是相當重要的。在整堂課的教學設(shè)計中，教師都希望通過問題鏈+采用LabVIEW編程逐層深入引導(dǎo)學生科學分析，為學生在計算機網(wǎng)絡(luò)平臺上呈現(xiàn)編程結(jié)果，展示實驗流程。這些都需要教師發(fā)揮自身能力價值，幫助學生更好地發(fā)展。所以說，課堂上教師還需要努力培養(yǎng)學生良好的邏輯能力以及思維能力，從更多層面來形成育人思想，這對于解決學生學習理解某些教學難題，完成教學任務(wù)都有幫助。

在高中物理教學中，運用虛擬儀器技術(shù)來為學生搭建基于動摩擦力、靜摩擦力的測量與實驗檢測平臺是非常有意義的。它可以將傳統(tǒng)教學模式與信息化教學模式合二為一，簡化教學方案，直觀呈現(xiàn)物理現(xiàn)象，如此更能吸引高中生學習物理，打破傳統(tǒng)教學桎梏，體現(xiàn)更高的高中物理教學價值。