“幾何畫板”在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

孫淑女

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué)；實(shí)驗(yàn)；幾何畫板；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】 G633.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】 1004—0463（2015）15—0107—01

幾何畫板在物理、數(shù)學(xué)、地理等各科教學(xué)中應(yīng)用都非常廣泛，在物理教學(xué)中利用幾何畫板的動(dòng)態(tài)演示功能，可以使抽象、難解的物理實(shí)驗(yàn)和物理過(guò)程變得直觀、形象。同時(shí)利用幾何畫板繪制的幾何圖形具有相應(yīng)的形與數(shù)關(guān)系，能夠很好地表現(xiàn)幾何的特征。下面，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)劇皫缀萎嫲濉痹谖锢韺?shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

一、利用“幾何畫板”準(zhǔn)確演示測(cè)量物體長(zhǎng)度的過(guò)程

螺旋測(cè)微器用于測(cè)量規(guī)則物體的長(zhǎng)度，是依據(jù)螺旋放大的原理制成的。即螺桿在螺母旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個(gè)螺距的距離。因此，沿軸線方向移動(dòng)的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來(lái)。螺旋測(cè)微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動(dòng)刻度有50個(gè)等分刻度，可動(dòng)刻度旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿可前進(jìn)或后退0.5mm。因此旋轉(zhuǎn)每個(gè)小分度，相當(dāng)于測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm。可動(dòng)刻度每一小分度表示0.01mm，所以螺旋測(cè)微器可準(zhǔn)確到0.01mm。由于還能再估讀一位，因此我們可讀毫米的千分位。由于實(shí)驗(yàn)的條件限制，讀數(shù)是教學(xué)難點(diǎn)，細(xì)小刻度學(xué)生看不清楚，又不會(huì)讀數(shù)。教師利用“幾何畫板”制作動(dòng)態(tài)測(cè)量過(guò)程，可讓學(xué)生清晰地看到測(cè)量螺旋測(cè)微器在各種情形下的正確使用方法和應(yīng)注意的問(wèn)題，從而解決實(shí)驗(yàn)條件不足和學(xué)生無(wú)法正確讀數(shù)的難題。

二、利用“幾何畫板”探究凸透鏡成像規(guī)律

在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，我們很難演示出在2倍焦距處成等大的像，以及在1倍焦距處不成像，所以在總結(jié)成像規(guī)律時(shí)，教師一方面要借助實(shí)驗(yàn)，另一方面要借助于作圖。而作圖無(wú)法呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，只能選定在一些特殊位置，而且作圖時(shí)容易產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致不能得出正確的結(jié)論。如果使用幾何畫板模擬“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)，我們就可以輕松解決這些問(wèn)題。如右圖所示，當(dāng)我們把物點(diǎn)移到2倍焦距處，利用幾何的度量功能很容易比較成像與物是等大的。同時(shí)，我們也可以把物移到1倍焦距處，利用幾何畫板中度量功能可以測(cè)出兩條折射光線的斜率是相等的，進(jìn)而得到1倍焦距處不成像的結(jié)論。當(dāng)物點(diǎn)從無(wú)窮遠(yuǎn)向透鏡移動(dòng)時(shí)，我們還能動(dòng)態(tài)演示像點(diǎn)的移動(dòng)速度、方向、像的大小變化。

課件說(shuō)明：

1.通過(guò)上邊3個(gè)按鈕可以控制物距的大小；

2.根據(jù)對(duì)物體和像的大小的測(cè)量結(jié)果，可以找出物像大小之間關(guān)系。

3.改變上方線段的長(zhǎng)度，即可改變凸透鏡的焦距f，并進(jìn)行多次探究。

三、利用“幾何畫板”描繪物體運(yùn)動(dòng)軌跡

在初中物理教學(xué)中，經(jīng)常要描繪物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，但卻無(wú)法做演示實(shí)驗(yàn)。這時(shí)若用“幾何畫板”模擬實(shí)驗(yàn)補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足就好多了。

例如，電磁學(xué)中的速度選擇器，帶電粒子垂直射入復(fù)合的均勻電場(chǎng)和均勻磁場(chǎng)中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向是相互垂直，電場(chǎng)力是恒定的，但磁場(chǎng)力隨速度大小和方向而改變。因此受力情況很復(fù)雜，帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀也很復(fù)雜。這時(shí)打開(kāi)“幾何畫板”課件“電磁偏轉(zhuǎn)”，任意帶電粒子的質(zhì)量，電量和初速度的大小和方向，改變磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向就可以看到帶電粒子在各種條件下的運(yùn)動(dòng)軌跡了，有時(shí)是直線，有時(shí)是拋物線，有時(shí)是圖形。雖然不是真實(shí)實(shí)驗(yàn)，但它顯示軌跡符合物理規(guī)律，還比真實(shí)實(shí)驗(yàn)更細(xì)致，給教學(xué)帶來(lái)很大便利。

總之，幾何畫板與傳統(tǒng)教學(xué)互補(bǔ)，與實(shí)驗(yàn)教學(xué)互補(bǔ)，與各種現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段協(xié)調(diào)互補(bǔ)，必將對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，突破傳統(tǒng)教學(xué)中的難點(diǎn)具有極其重要的影響和作用。作為教師應(yīng)該努力掌握多媒體教學(xué)的特點(diǎn)，積極采用先進(jìn)的教學(xué)手段和教學(xué)方法，探索新的教學(xué)模式，大膽進(jìn)行教育教學(xué)實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)新課程改革。

編輯：謝穎麗