計(jì)算機(jī)技術(shù)在高中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究

趙唯霖

（遼寧省丹東市第四中學(xué)，丹東 118001）

1 實(shí)驗(yàn)過程減緩，便于動態(tài)觀察

1.1 利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，便于觀察

在我們進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程中，由于我們對于物理知識的掌握的程度以及思考方式的不同，導(dǎo)致我們對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察會出現(xiàn)一定的偏差和困難。而利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行物理現(xiàn)象的模擬實(shí)驗(yàn)，可以對物理實(shí)驗(yàn)的過程進(jìn)行有效的控制，適當(dāng)?shù)臏p緩實(shí)驗(yàn)速度，例如可以進(jìn)行氣象變化模擬，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)行“慢動作”，放大實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，方便了我們對于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察。再比如在對橋梁受力分析中，可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，將外力方向以及大小進(jìn)行改變后，計(jì)算機(jī)能夠通過“微圖像”顯示出橋梁的受力狀況，在受力分解方面也可以在計(jì)算機(jī)中以詳細(xì)的箭頭標(biāo)識出來，便于觀察和理解。同時(shí)在物理模擬實(shí)驗(yàn)中，可以在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)對物理實(shí)驗(yàn)加入相關(guān)的注解，引導(dǎo)我們對于物理實(shí)驗(yàn)的思考，加深我們對于物理實(shí)驗(yàn)原理的理解。

1.2 以自由落體實(shí)驗(yàn)為例

在自由落體的實(shí)驗(yàn)中，由于物體下落過程中速度較快，給我們觀察物體下落運(yùn)動帶來了困難，我們難以分析出物體下落的運(yùn)動規(guī)律。而即使有部分老師會借助頻閃照片來幫助我們觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是依舊有部分同學(xué)對于該實(shí)驗(yàn)無法透徹的理解。并且不是所有的學(xué)校都是有頻閃設(shè)備的。所以，教師這時(shí)候可以拍攝物體自由落體過程，再把視頻傳入計(jì)算機(jī)設(shè)備中，制作動態(tài)演示圖，利用計(jì)算機(jī)的軟件功能延緩視頻的播放流程，方便我們對于該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察。

2 作圖與列表分析

2.1 利用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在我們的物理實(shí)驗(yàn)中，通常情況下都會有大量的物理量的測量，并要求我們學(xué)生根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出圖像分析物理現(xiàn)象的規(guī)律，列出方程式表達(dá)。在這時(shí)候，有效的借助計(jì)算機(jī)技術(shù)的數(shù)據(jù)處理功能，可以簡化數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)分析過程，提高我們的物理學(xué)習(xí)的效率。

2.2 以測量電源內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)為例

在測量電源內(nèi)阻的物理實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)過程存在多組電流與電壓的測量數(shù)據(jù)，由于實(shí)驗(yàn)課堂時(shí)間有限，我們在課堂上是無法完成對大量數(shù)據(jù)的計(jì)算的。但是如果使用計(jì)算機(jī)里面的Excle表格的數(shù)據(jù)處理功能，能在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動分析和處理，可以較大程度上提我們在物理實(shí)驗(yàn)課上的學(xué)習(xí)效率。比如該實(shí)驗(yàn)是要通過多組測量電源兩端的電壓和電流，得出兩者的關(guān)系，因此只要在Excle中輸入相關(guān)的公式表達(dá)，填入數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)就可以自動完成該實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理與分析，甚至可以得出相應(yīng)的圖像分析，再根據(jù)圖像規(guī)律可以得出圖像方程式。大大減低了我們實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析時(shí)間。

3 使用電子白板，直接繪圖

3.1 利用計(jì)算機(jī)軟件的幾何畫板繪制實(shí)驗(yàn)的圖像

大部分物理實(shí)驗(yàn)中都會要求學(xué)生要畫出圖像。所以老師在實(shí)驗(yàn)課堂上還要教授繪制圖像。在描點(diǎn)、繪圖做示范圖時(shí)老師為保證圖像的準(zhǔn)確清晰往往要耗費(fèi)較多時(shí)間。而利用計(jì)算機(jī)里的幾何畫板繪制實(shí)驗(yàn)圖像，可以既快速又精確的進(jìn)行繪圖，并得到方程式，大大節(jié)省了老師課堂繪圖時(shí)間，提高了我們的學(xué)習(xí)效率。

3.2 以測量電源內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)為例

同樣以測量電源內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)為例。通過測量的多組I值和U值，使用幾何畫板可以快速的進(jìn)行描點(diǎn)、繪圖，得出圖像。同時(shí)選擇“方程”工具欄可以得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方程，輸入方程中的物理字母的物理意義，可以通過圖像獲取圖像的斜率即電源內(nèi)阻，Y軸截距即電源電動勢。從而使我們能快速的完成了該實(shí)驗(yàn)繪圖。

4 增強(qiáng)對于實(shí)驗(yàn)的感受度

4.1 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將無法觀察或無法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象呈現(xiàn)出來

在我們的物理實(shí)驗(yàn)中還會涉及到對于宏觀和微觀現(xiàn)象的分析，這要求我們要具有較高的思維想象能力。因此，教師可以借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對宏觀、微觀現(xiàn)象進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s放，再用計(jì)算機(jī)將其呈現(xiàn)出來，從而幫助增強(qiáng)我們的實(shí)驗(yàn)感受度，提高我們的物理思維能力。

4.2 以布朗實(shí)驗(yàn)為例

以布朗實(shí)驗(yàn)為例。傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)通常借助電子顯微鏡對花粉顆粒的運(yùn)動現(xiàn)象進(jìn)行觀察，但是由于設(shè)備的局限我們并不能得到該物體運(yùn)動的原因。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以模擬出花粉粒子所受其他液體粒子碰撞的過程，從而使加深我們對該實(shí)驗(yàn)的理解，得出花粉顆粒移動是由液體粒子相互碰撞產(chǎn)生能量導(dǎo)致的。

5 結(jié)束語

因此，在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，可以減緩實(shí)驗(yàn)過程、快速準(zhǔn)確的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、繪制圖像、得出方程式以及對物理的宏觀微觀現(xiàn)象進(jìn)行縮放，加深了我們學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解，大大提高了我們高中物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效率，也將成為未來我們高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展趨勢。