仿真实验在高中物理教学中的应用及价值分析

于海广

摘 要：实验是物理教学中必不可少的一个环节，但由于实验器材、教学时间等因素的影响，导致许多高中生接触实验的机会大大降低，给高中物理知识的学习带来很大的影响。但是，仿真实验的应用，将会给高中物理教学带来很大的便捷，使得学生对物理知识与物理现象的理解更加深刻，提高教学质量。

关键词：仿真实验;高中物理;应用价值

仿真实验作为现代科技技术的一项重要应用，给学生的学习和实践带来了很大的帮助。物理是一门实践性很强的高中学科，受到教学条件的影响，许多物理实验均无法进行实践操作，严重影响学生的学习兴趣。仿真实验在高中物理教学中的应用，使得学生的实验动手能力能够快速提高，还能帮助学生客观认识物理学原理，解析物理学公式、定理，提高学习的积极性。

一、仿真实验在高中物理教学中的应用

1.仿真实验在高中物理单摆实验中的应用

单摆实验是高中物理学科中比较典型的一个实验，实验的主要目的是测量重量加速度，使得学生对单摆周期公式有更加深刻的理解和认识。在传统的实验方式中，单摆实验只能借助带有铁夹的铁架台、秒表、刻度尺、金属小球、细线等实验工具构成简单的实验架构，完成实验操作。在现代的物理教学中，若使用仿真实验来完成单摆实验，可利用多媒体系统中的Phylab模块来完成：首先确定好比例尺与坐标系，找好合适的运动对象;然后通过键盘和鼠标设置好悬挂绳的长度以及绳子的固定点;最后，用鼠标点击运动的小球，使得小球开始运动，计量单摆运动的周期，观察其运动路径[1]。仿真实验操作中，由于小球是一个虚拟的物体，不存在于空气当中，所以也不会受到空气阻力的影响，学生也可通过实验直接观察到单摆运动中动能与势能的转换。当学生明确这一特点后，就可以在仿真软件的单摆绳上确定一个“钉子点”，然后让小球在“钢钉”的作用下继续运动，从而总结出实验结论。

2.仿真实验在小灯泡的伏安特性曲线实验中的应用

小灯泡伏安特性曲线描绘也是高中物理课程中典型的实验，学生能够手绘出小灯泡的伏安特性曲线是该实验的主要目的，再通过实验发现曲线的变化规律，总结出实验结论。一般情况下，做该实验需要借助4～6V的学生电源、电流表、电压表、小灯泡、开关、滑动变阻器、导线等实验器材才能完成，按照一定的规律将实验器材连接起来，滑动变阻器的接入需要采取分压接入方式，再在直角坐标系中描绘伏安特性曲线[2]。采取仿真实验后，该实验的操作将会变得更加简单，学生也能更加直接地观察到小灯泡伏安特性曲线的变化规律。学生可借助实验系统建立起实验电路，选择好实验所需的元件后就可通过鼠标点击的方式完成线路连接，还能较好地排除常规实验中的干扰因素。此外，仿真实验中，学生可自主选择和设置相关参数，并对设置的参数以及测出的参数进行整理和归纳，总结出小灯泡伏安特性曲线的规律。由此可见，仿真实验能够更加快速地完成实验操作，实验步骤也更加简单，提高了高中物理教学的效率。

二、高中物理教学中运用仿真实验的价值

1.提高了实验数量

仿真实验借助电脑系统中虚拟的实验器材来完成实验，使得实验操作突破了器材的限制，学生也可以快速、重复地进行实验操作，学生接触实验的次数和频率增加，对物理知识点的理解也更加深刻。通过设置实验参数，物理实验中的相关情境便能够清晰地展现出来，满足学生探究学习的需求。

2.增强了实验的可视效果

对实验中的相关器材、结构的观察是高中物理实验教学中非常重要的环节，而学生能够实际操作的实验较少，多数实验都是由老师演示、学生观察的方式完成，这就导致学生的实验观察中出现可视性很小的情况，学习效果也较差。但是，仿真实验利用电脑完成，学生可直接观察到电脑中的实验结构，还可利用放大镜功能观察较小的实验器材，所以增强了可视效果。

3.减少危险的实验事件

高中物理课程中所包含的实验较多，其中的部分实验存在一定的危险性，比如磁感线、电流等都是比较危险且看不见、摸不着的东西，在传统的实验操作中，学生可能会受到磁感影响或电击。但是，仿真实验中，学生不仅能够有效完成常规的实验，还可以模拟“海市蜃楼”“日食”“月食”等实验，增加学生的物理学习兴趣与探索兴趣，让学生对物理现象的认知更加全面，还能有效防止学生由于操作不当而产生的危险[3]。此外，仿真实验突破了空间、时间、器材等的限制，学生可通过手机、电脑来完成，还可以根据自身的兴趣做不同的实验尝试和探究，学生可在实验中自主尝试自我想法，不断积累物理知识，提高学习成绩。

总而言之，仿真實验的应用能够让学生随时、随地进行实验操作，而且能够更加直观、全面地观察到实验器材与实验现象，还能降低实验器材的限制，使得学生接触实验的机会也增加了。但是，在实际教学中，也不能过分依赖仿真实验带来的便捷而导致学生的实际操作能力降低。所以，高中物理教学中，教师需要把控好仿真实验的应用频率，结合传统的实验模式完成教学，提高教学效率。

参考文献：

[1]王祥委，段娟娟，彭朝阳.Algodoo虚拟仿真实验在中学物理教学中的应用：以凸透镜成像为例[J].物理通报，2017（7）：5.

[2]常晓慧，侯恕.应用Algodoo仿真物理实验辅助高中物理规律教学[J].物理通报，2017，36（6）：90-92.

[3]徐益勇.“仿真物理实验室”在高中物理实验教学中的应用[J].中学物理（高中版），2016，34（5）.

编辑 温雪莲