应用几何画板辅助高中物理教学例析.doc

- --- 应用几何画板辅助高中物理教学例析 钱丽娟 浙江省嘉善第二高级中学 摘要： 实施现代信息技术辅助高中物理教学离不开教学软件的应用。本文结合一些几何画板的制作实例，主要从 构建物理模型、绘制物理图象、展现物理过程、探索物理规律四方面阐述了几何画板在高中物理教学中的应用， 以期引起一些物理教师对几何画板的关注，更好的发挥几何画板在高中物理教学中的作用。 关键词： 几何画板 应用 高中物理教学 实例 在实施现代信息技术辅助高中物理教学的过程中， 必将应用几款教学软件， 如 Powerpoint、Flash等。Powerpoint 因其制作方便、简单，受到许多教师的青睐，使用率极高，但因其不是专业的制作 软件，在动画制作等方面不能很好的满足要求。 Flash 不仅可以制作出各种精美的动画，而且具有很强的交互性，可以满足各种要求，但制作过程复杂，令许多教师望而生畏，知难而退。几何画板看似一款数学学科专用软件，其实也很适合物理学科。该软件不仅功能强大，而且制作简单，物理 教师只要对该软件初步熟悉后， 就可以轻松设计出各种极具交互性的物理积件， 用于高中物理教学的各个方面。下面，笔者结合一些几何画板 5.0 最强中文版的制作实例，阐明几何画板在高中物理教学中的应用。 一、构建物理模型 物理模型是运用物理学知识通过对现实问题进行描述、 抽象而构建。构建物理模型是一种研究 问题的科学的思维方法。 物理模型的构建是物理学习的重要基础， 有利于学生正确地看待物理问题并降低理解的难度。 整个高中物理教学的过程需要构建一系列的物理模型， 学生对物理模型是否掌握到位会直接影响到教学的效果。 例如：在执教《波的形成和传播》时，我们需要建立一个绳波的模型，将绳子看成一个个的质点，各质点振动形成波形。在教学时如果有一个动态的绳波模型，对教学将有很好的促进作用。下面，应用几何画板制作绳波模型。 ①用直尺工具绘制一条水平直线，显示标签为 j，线上两点显示标签为 A 、 B。②用直尺工具在空白处绘制一段线段，显示标签为 k，选中点 A 和线段 k，选择菜单【构造】 →【以圆心和半径作圆】 ，显示标签为 c1 。③选择菜单【数据】→【新建参数】 ，出现对话框， 图 1  如图 1，将其中 的名称改为 n，数值改为 16，此处的数值越大，波形效菜单【数据】→【计算】，出现对话框，如图 2，输入计时只要点击窗口中的参数 n 即可。 ④用点工具在圆 c1 上绘制一点，显示标签为 C，选  图 果越好。选择 算式，输入 n 中点 C，双击 图 3 A ，选择菜单【变换】→【旋转】 ，出现对话框，点击窗口中的角度计算式，如图 3，单击旋转按钮，圆 c1 上出现一点，显示标签为 C′；再选中点 C′和点 A ，选择菜单【变换】→【旋转】 ，出现对话框，单击旋转按钮，圆 c1 上又出现一点，显示标签为 C″；重复划线操作，圆 c1 上出现其余各点，共计 16 点。 ⑤用点工具在直线 j 上绘制一点，显示标签为 D，用直尺工具在空白处绘制一段较短线段，显示标签为 l ，选中线段 l 的两个端点，选择菜单【变换】→【标记向量】 ，选中点 D，选择菜单【变 换】→【平移】，出现对话框，单击平移按钮，如图 4，直线 j 上出现一点，重复划线操作，直线 j 上出现其余各点，共需 17 点，如图 5。 ⑥选中直线 j 和 j 上第⑤步中绘制的 17 点，选择菜单【构造】→【垂线】 ；选中其中一条垂线 和圆 c1 上各点， 选择菜单【构造】 图 图 →【垂线】；如图 4 5 6 点击各垂线的 相交处，构造交 点。 ⑦选中点 C，选择菜单【编辑】→【操作类按钮】→【动画】 ，出现对话框，修改标签为“开始演示”。 ⑧选中不需要的对象，选择菜单【显示】→【隐藏对象】 ，双击直线 j 的标签进行修改，如图 7，同样修改其它标签，最后调整各对象的位置，并用文字工具在 图 图 6 7 图 8 画板窗口中加上标题，最终结果如图 8。 二、绘制物理图象 图象的应用在物理教学中举足轻重， 它是探索物理规律的一种方法， 是研究物理问题的一种手 段，具有简洁、明了、直观等优点，很多棘手的物理问题的解决都有赖与图象的应用。利用几何画 板的函数功能，可以绘制具有多个可控变量的物理图象。 例如：在电学设计实验中，当滑动变阻器用做分压式连接时，有关滑动变阻器的选择问题，教 师一直强调在能够保障电路安全的情况下， 选择的滑动变阻器总阻值越小越好， 理由是滑动变阻器 的总阻值越小调节时负载上的电压越是成线性变化。 这一点要让学生凭空理解有很大的困难， 用纯 粹的数学推导证明又太复杂， 在此，可以借助几何画板绘制负载电压随滑动变阻器滑动而变化的图 象。 （一）理论推导 如图 9，设电源电动势为 E，内阻不