计算机模拟在物理实验中的应用

计算机模拟在物理实验中的应用

文/海拉提·着劳实

摘要：物理实验属于高等工科院校基础性必修课程之一，其在培养学生创新能力、实践能力、工程意识及综合素质方面发挥着重要作用。物理实验中充分引入计算机教学，能全面提高实验效率及精度。接下来，本文将详细论述计算机模拟在物理实验中的应用，以期促进物理实验教学活动的顺利开展。

关键词：计算机模拟；物理实验；应用

中图分类号:G633.7

文献标志码：A

文章编号：2095-9214(2015)09-0080-01

随着计算机技术的发展以及多媒体教学环境的建设，计算机技术为物理实验教学提供了新的教学方式。计算机模拟在物理实验中的应用，能够全面改善物理实验教学模式，提高学生学习兴趣、丰富物理实验教学内容，提高物理实验教学质量。

一、计算机模拟实验优点分析

计算机模拟实验方式能够有效减少环境局限、时空局限、设备局限等因素对物理实验教学的影响，例如，原子核式结构模型、a粒子散射、原子核的链式反应等实验，上述实验是物理的初步基础，缺少这些实验环节，学生将很难建立正确的物理知识链结构体系。但是，在教学过程中这些实验很难完成，通过信息技术方式则能将实验现象生动、直观地展现到学生面前，使学生很好地掌握这些实验包含的知识内容。

计算机模拟实验充分利用了计算机技术，计算机技术自身就是技术创新产物，其为物理实验教学提供了非常丰富的资源信息，例如，通过计算机多媒体技术方式可以为学生提供有趣、生动、形象的实验过程，进一步丰富学生表象，对学生想象力、实践能力的培养也起到了重要作用。另外，计算机技术可以为学生提供个别化的学习模式，实现“因材施教”。

计算机模拟实验能够积极整合传统教学中的优秀理念、现代教育思想，能够有效缩短物理实验时数，教师在一定的时间内可以安排更多的实验项目，进而提高物理实验教学效率。计算机模拟实验教学还能在实验教学课时总数不变的情况下，进一步丰富实验教学资源。另外，计算机网络与计算机模拟实验相互结合，能够有效完成远程模拟实验室学习，在这种环境下，学生可以通过网络技术随时随地地进行实验学习，与其他人员分享教学资源、学习心得，进而为实验环节奠定良好学习基础。

从整体上来说，计算机模拟实验一方面能够有效解决传统物理实验教学存在的弊端，一方面能够有效提高物理实验教学质量、教学效率，进一步拓宽学生的知识面、提升学生的创新能力，激发学生学习物理的积极性。

二、计算机在物理实验中的应用范围

计算机在物理实验中的应用范围比较广泛，有以下几种：①测定时间。在单片机上配备定时器接口，可以使学生非常容易地测量、记录某一实验过程所需时间。例如，通过计算机技术能够精确记录油滴实验过程中油滴的时间。②计数。计数利用了计算机技术处理脉冲，例如，在完成电路配接滞后，可以按照一定程序使用脉冲技术，并由计算机处理结果。③测量电量。在物理实验过程中，电量与非电量转化比较频繁，可以通过计算机方式处理数字信号，并进行数据测量。④记录瞬态过程。对于部分非周期过程研究，普通方式很难完成。可以通过记录、采样高速瞬态方式进行非周期过程研究，实验过程完成后，通过计算机方式详细分析、研究记录结果。⑤分析实验结果。计算机技术具有较强的逻辑运算能力、数字处理能力，能够精确分析结果的最大值、最小值，有效记录周期信号频率，进而得出微积分。⑥控制实验过程。计算机技术能够按照预先设定的程序进行数字量输出与信号控制，然后通过接口电路、数模转换器等，有效控制实验过程，使得物理实验按照设计步骤进行，避免了手动测量误差和人为性误差。另外，计算机模拟实验还能够使操作人员远离强电磁场、放射源等对人体有伤害的区域。

三、计算机模拟在物理实验中的应用策略

1.利用多媒体技术进行实验教学

大学物理实验内容比较广泛，但是，实验课时有限。因此，在传统物理实验教学中经常采用填鸭式教学方式，只能让学生按照课本内容进行学习，学生所获得的理论均为课本上的数据，无法让学生接触到实验操作与实验学习。利用计算机多媒体技术进行实验教学能够充分锻炼学生的创新意识、丰富实验教材，克服物理实验弊端。部分物理实验抽象性较强，传统的教学模式不能直观地表达给学生。通过计算机教学方式，能够将抽象内容具体化，让学生获得更多的数据信息。例如，霍尔效应中建立平衡态过程，可以通过计算机技术将实验瞬时完成的现象放慢，进而让学生全面观察、了解、掌握。计算机技术中的flash、powerpoint等软件，可以让学生科学、近距离接触物理实验。通过计算机技术让学生掌握实验具体的步骤，掌握实验包含的理论知识，更好地验证自己的观点。另外，教师还可以根据教学模块将物理实验、物理教学内容制作成网络课件，上传到网络上，方便学生课下的交流学习。

2.利用多媒体技术进行教学管理

由于受到物理实验室教学设备、环境限制，教师需要手工登记学生的出勤情况、作业完成情况、成绩情况等。这些工作非常琐碎，会占据教师的部分精力、时间。利用计算机多媒体技术进行教学管理，可以方便地记录学生的各种信息，全面提高教学效率。利用计算机多媒体技术进行教学管理，应加强系统软件开发与研究力度，结合实验教学的特殊性，积极选择科学软件，进一步提高教学有效性。

结语

综上所述，计算机技术在物理实验教学中应用广泛，充分利用多媒体技术能够将物理实验与现代计算机技术充分结合，促进物理实验教学的顺利开展。

(作者单位：阿勒泰广播电视大学)

参考文献:

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