依靠信息技术 悟中学物理实验之理

       一、依靠信息技术，使得原本不理想或不能实现的演示实验变成“生动直观”的实验
　　在中学物理演示实验教学中，由于实验场地、实验过程、实验条件、实验对象以及教师或学生操作实验能力水平的限制，有些演示实验达不到理想的实验演示效果。而这些不理想或不能实现的演示实验却可以借助信息技术中的计算机仿真技术、多媒体技术、虚拟现实技术达到一定的直观而清晰的实验效果。
　　实验场地受限的实验。在《向心力的实例分析》一节中“火车转弯”问题，学生对“车速过大，外侧车轮轮缘与外轨发生挤压，以补充缺少的向心力；对车速过小，内侧车轮轮缘与内轨发生挤压，以平衡多出所需向心力的合外力”这一问题很难理解。我们在授课时利用多媒体技术播放先前录制的火车转弯视频，把课堂触角延伸到铁轨的火车上，让学生身临其境，真正理解火车转弯所需向心力问题。以此触类旁通，理解汽车、飞机等交通工具转弯时向心力的来源。
　　实验条件受限的实验。物理公式及其规律多数都是在不计物体质量、不计空气阻力、接触面光滑等“理想条件”下总结，或合理外推得到的。物理实验条件的限制使得虚拟现实演示实验具有得天独厚的优势。例如在简谐运动中弹簧振子现实的演示实验由于轨道阻力和弹簧质量的存在，其振动范围会不断减小，容易给学生造成实验现象的误解。借助虚拟现实技术容易虚拟出在不计弹簧质量和轨道阻力理想条件下，使虚拟动画的实验过程及实验结果与理想条件下的物理规律相一致，避免了学生对现实演示实验直观感知的误解，进一步让学生对在弹簧振子的位移、速度、加速度随时间变化有清楚正确的理解。
　　实验对象受限的实验。物理学中的实验对象大至宇观物质，小至微观物质，快至接近光的传播速率物质，慢至接近零速率物质。对中学生来说，由于时空、学习环境的限制，这些观察不清，体会不到极其抽象的物理现象确实不易理解。借助信息技术中虚拟技术的力量却让这些实验对象走进课堂多媒体演示的，走进学生的脑海里。学生在多媒体投影的屏幕上可以观察太阳系八大行星的运行情况，可以看到人造地球卫星围绕地球在做匀速圆周运动轨迹，可以感受到在闭合回路中电子在电动势作用下有序定向移动情景，可以欣赏到在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来等等美妙的宇微观的物理世界。
　　实验过程受限的实验。在中学物理演示实验中，有些演示实验过程过快，有些演示实验过程太慢了，学生无法细致地观察到这些过程，我们可以通过放慢、定格、回放这些实验过程，扩展了实验过程的可观察性和可重复性。如把用两根较粗的铁线做成具有一定坡度连凹凸弧形可让小球滚动的平滑轨道固定在一底座上，把其放置在可测量质量的灵敏度稍高的电子台秤上；用摄像工具记录测量小球静止在凹形底部凸形顶部的质量，和小球顺着斜坡进入凹形底部而后滚上凸形顶部一系列示数。处理所得到的影像，放慢播放节奏，可以清晰显示凹形底部的超重现象和凸形顶部的失重现象一系列数据变化。
　　依靠信息技术工具制作的演示实验对提高学生学习物理兴趣，提升课堂教学效率，优化教学效果具有重要的作用。但我们也得告诉学生物理公式、定理及规律必须由真真实实的实验来验证；实验不仅需要观察、思考，更需要学生们主动参与，积极探究。
　　二、依靠信息技术，使得学生分组实验采集测量数据更为合理精确，数据处理更为简单清晰，让学生有更多精力投入到实验的探究中去
　　中学阶段学生分组实验大多数是验证性的实验。分组实验要求学生亲自动手选择使用仪器，观察、测量、记录数据，分析数据和误差、得出结论。在传统实验教学中，实验器材往往是实验教师已经准备好，没有可选择性；实验步骤和实验数据处理方式大多数是依葫芦画瓢；课后的实验数据的处理比较机械、烦躁。
　　依靠信息技术，不仅可以使得物理实验数据的测量记录采集方便简单，而且精确度提升；不仅可以使得物理实验数据的处理分析不再机械、烦躁，而且一目了然；不仅可以使得学生在合作交流感受到实验器材的变迁，而且也可提高学生运用信息技术对物理实验探究的乐趣。随着实验器材的不断完善，随着信息技术与物理实验结合的深入，我们可将学生分组验证性实验变成探究性实验。教师可改变单个实验单种实验方法做法，采用多种实验方法和实验仪器让学生分组自主选择。例如在探究恒力做功与动能改变的关系实验中，测量瞬时速度的大小：可利用在运动时间内，时间中点的瞬时速度的大小等于其该段时间内平均速度的大小原理，采用打点计时器或频闪照相法去测量某点瞬时速度的大小；也可利用在微小时间内经过微小位移方法，采用光电计时器或数字化信息系统（DIS）去测量某点瞬时速度的大小。采用前一种原理的实验方法学生须用刻度尺测量计数点之间的距离，结合打点计时器打点时间与频闪照相机的闪光时间，进而直接算术计算或利用excel表格键入函数关系得到某点瞬时速度的大小；采用后一种原理的实验方法学生可以直接记录瞬时速度的大小。分组学生得到几组实验数据后，可自己动手在坐标纸上建立纵横坐标，描绘出相应物理量的关系图像；也利用已在excel表格中输入测得物理量数据转换成图像功能，可以让图像显示沿斜面下滑的位移与瞬时速度大小或瞬时速度大小平方的函数关系，以便各组得出实验结论。最后让学生代表利用多媒体技术（如ppt投影或实物投影）汇报交流采用不同方法的仪器使用方法、注意事项及数据处理方法等实验成果。
　　三、依靠信息技术，使得学生对物理课外实验与小制作更有自信，更易于提升学生交流合作能力
　　在中学物理教学中，课堂演示实验和实验室分组实验已经满足不了学生对物理的实验探究，物理课外实验与小制作已成为学习物理研究性学习重要组成部分。随着网络的发展，互联网已经成为学生物理课外实验与小制作的不可缺少的工具。互联网拥有的600多个大型图书馆、400多个文献库和100万个信息源，成为科研人员可以随时进入并从中获取最新科技动态的信息宝库，大大节约查阅文献的时间和费用。当学生在物理课外实验和小制作遇到什么问题时，学生可以在网上发帖和聊天工具进行实时讨论、实现不同年龄、不同经验、不同地区的传授者互相合作和交流，不仅可以顺利完成自己的课外实验和小制作，也提升自身交流合作能力。记得有位学生在探究激光是否偏振光的课外实验时，就福州哪里可买到半导体激光二极管和偏振片进行发帖，随即就有人跟帖回答在学生街可以买到的信息。而后这位学生在实验过程中发现半导体激光二极管发出的光通过偏振片偏振效果不理想向网友求助，网友给学生提供半导体激光二极管发出的光是否是理想的激光等解释。现如今很多学生拥有自己“网络空间（如QQ空间）”和“博客”，很多学生把其空间大致分为“实验项目区”、“交流合作区”、“成果展示区”为主空间版式。特别在成果展示部分，学生很愿意把自己的实验成果以图片、视频、PPT等形式和别人分享，尽管实验成果并一定理想准确，但却可充分展示自我，赢得自信，取得共鸣。 (责任编辑：论文发表网)转贴于八度论文发表网: http://www.8dulw.com(论文网__代写代发论文_论文发表_毕业论文_免费论文范文网_论文格式_广东论文网_广州论文网)