《中学物理》
仿真实验与图像法结合
增强教学的可视化效果
刘建 华东师范大学第二附属中学
教
学
前
沿
在我国教育现代化深化改革背景下，物理教师已经将可视化教学以及仿真实验应用到了课程教学中，以通过这样的方式来加深学生对物理过程的认知，并改变传统教学模式对课程教学带来的影响。
今天就给大家分享一篇借助矩道物理虚拟仿真实验室软件来辅助物理可视化教学的优秀文章《仿真实验与图像法结合 增强教学的可视化效果》。文章选自《中学物理》期刊2022年10月第19期，作者是华东师范大学第二附属中学的刘建老师。
论
文
精
选
文章通过三个例题阐述了借助虚拟仿真技术应用图像法解决运动学和动力学中的问题，具有高效直观、化繁为简的作用，提高教学的可视化水平，加深学生对物理过程的理解，提升课堂教学效果。
用s-t图像解决追及与相遇问题
例题 1 在地面上以初速度2v0竖直上抛一个物体后，又以初速度v0同地点竖直上抛另一个物体，若要使两物体能在空中相碰，则两物体抛出的时间间隔必须满足什么条件？(不计空气阻力)
通常情况下根据运动学的规律列方程求解，但是这样做比较麻烦，学生也难以理解物理过程。而结合仿真实验用s-t 图像解答，则可以使物理过程变得形象清晰，一目了然,有效地将抽象问题可视化。
用v-t图像解决运动学问题
例题 2 一个物体原来静止在光滑的水平地面上，从t =0开始运动。在第1、3、5.....奇数秒内，物体具有大小为 2m/s2 的加速度。在第 2、4、6······偶数秒内，物体的加速度为0。问经多长时间物体位移的大小是40.25m?
学生对于复杂的运动过程很难在脑海中构建，但是结合仿真实验，对物体分别设置奇数秒和偶数秒内的加速度，将运动过程向学生展示，增强学生的带入感，能够帮助学生加深对物理过程的理解。
通过仿真实验的演示，激发了学生的学习兴趣，解答了学生的困惑，进一步帮助学生理解物理过程，培养学生科学思维与科学探究的能力。
用v-t图像解决动力学问题
例题 3 如图所示，一个质量m =2kg的小物块受到平行斜面的拉力F=24N，从A 点由静止出发沿斜面向上做匀加速运动，斜面足够长，斜面倾角 θ =37°已知小物块与斜面间的动摩擦因数u=0.5取10m/s2。求:
(1)小物块运动的加速度a；
(2)若F作用4s 后撤去，小物块上滑过程中距A点最大距离sm；
(3)上题中，若从撤去力开始计时，小物块经多长时间将经过距A点上方18m的B点。
每当遇到这种多过程、变加速的问题，对学生来讲都有一定难度。直接进行求解，运动过程复杂、列出方程较多、学生容易混淆。如果结合仿真实验向学生展示这一运动过程，则非常形象、清晰直观。
文章最后总结出，应用矩道仿真实验结合图像法解决运动学和动力学的问题，是一种非常高效和简洁的方法。可以帮助学生理顺思路，简化物理过程，提升学习兴趣。在教学过程中，引导学生经历收集数据、分析规律和解释现象的过程，注重培养学生建立模型和科学思维的能力。借助信息技术增强课堂教学的情境性，助力教学过程的可视化程度和水平。
矩
道
科
技
矩道物理虚拟仿真实验室是一款融合虚拟现实技术与教育教学结合的学科教学工具。作为物理老师自由创作的工具，致力于科学内容的探究与原理的呈现，能够辅助老师进行物理模型建构与场景式教学的探索。注重“做中学”，让学生在交互性、场景化、沉浸式的学习体验中完成知识的探索，聚焦学科核心素养。
通过提供高自由度、并遵循经典物理规律运行的探究环境，不仅能够解决运动学和动力学中的问题，还能够实现现实中无法实现的如天体运动、电场线与等势面、匀强及周期性电磁场等理想物理模型建构。还能将抽象的题目转化为真实的过程，将题目情境化、可视化，厘清复杂的物理过程。
矩道物理虚拟实验室以新课程标准为依托，打破常规教学视域限制，以虚补实，实现高效能“教与学”，助力物理课程改革及学科核心素养的培养。矩道科技将继续携手各方力量，共推优质教学资源的共建、共享和共用，助力信息化与物理教学的有效融合。
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