信息技术在高中物理实验中的应用

摘 要： 本文结合实例介绍了计算机在演示实验中放慢实验过程、数据分析、微观宏观展示、模拟实验及直接利用计算机作为实验仪器等五个方面的应用。

关键词： 信息技术 高中物理实验 应用

计算机在当今课堂教学中的作用已经是毋庸置疑。尤其在物理学科教学中，由于计算机具有强大的计算功能，对实验中的一些需要演示、分析、计算过程特别适合。在课堂的演示实验中充分利用计算机的这些功能，可以使实验更清晰，过程更清楚，观察更方便。在教学实践中，在以下五个方面利用计算机可以大幅度提高课堂实验的效率。

一、放慢实验过程，用于动态分析

许多实验变化过程快，不易直接观察到实验的中间过程，利用计算机与摄像机等工具可以放慢实验的过程。也可利用计算机可以模拟实验的过程，放慢实验进程，放大实验的每一个细微的变化，并且还可以加上适当的说明、注释和标注。学生在学习中既可以从实际实验观察到实际的过程与结果，又可以从计算机的模拟中理解实验的原理和解释。如物理中两球碰撞时先压缩、后恢复，其过程中两球速度、加速度的变化过程可以制作模拟动画加以展示。又如研究自由落体运动时，物体下落的总时间很短，想要直接研究物体下落中的规律有一定的难度。以往可以利用频闪照片来研究，但一般的学校没有这样的条件。其实可以利用摄像机替代频闪照片：将物体自由下落的过程拍摄后，再传输到到计算机中逐帧放映。利用每帧的时间间隔相同即可研究物体自由下落的规律。

二、在演示实验中用于实验数据分析

1.数据列表分析与作图。

在演示实验中有许多实验需要测量若干组实验数据进行计算与分析，并且还要作出实验数据对应的图像，分析数据图像对应的方程。如物理实验中的牛顿第二定律的探究，测电源电动势及内阻等。但这些实验数据量计算大，在课堂里有限的时间里用传统方法无法快速地处理这些实验数据。利用Excel的强大数据处理功能，自动化的处理实验数据，从而提高课堂实验的效率。如在测电源电动势及内阻实验中主要描绘路端电压U与电路中电流I的关系。可用Excel设计好自动处理的公式，只要在课堂演示实验中填入数据，即可立即显示处理完的实验数据与绘制的图像。并且还可以利用“添加趋势线”功能得到所绘制图形的曲线方程。

2.作为电子白板，直接绘制图线。

在课堂实验经常需要给学生演示描点、作图等实验过程。教师示范性说明时要在黑板上精确画图,耗费时间相当长,画草图又怕误导学生。选择合适的软件如《几何画板》，就可以使用计算机当做电子白板，完成描点、作图、求出方程三大功能。比如，在“测量电源电动势及内阻”的实验中，测得几组（U，I） 值,首先利用《几何画板》软件的绘制点功能把这些点绘制出来，然后按实验要求作出直线，再利用《几何画板》的“度量”菜单下的“方程”菜单项求出直线的方程。最后根据其方程的所对应的物理含义直接可以得到斜率即内阻，y轴的截距即电源电动势。这样既提高了实验作图的准确度，又大大提高了课堂效率。

3.利用计算功能，预测实验的结果。

在一些实验中要预测理想情况下，长时间内物体的运动规律，实际的实验由于各种不可控因素的存在如摩擦等，不能进行长时间的实验研究。这时可以利用计算机构造物体运动的规律，描绘出物体的运动情况，然后利用计算机来预测实验的结果。

三、微观放大，宏观缩小

中学物理教学内容多涉及很多在日常生活中不能观察到的微观或宏观大尺度的现象的研究，这些内容对中学生的抽象思维能力提出了较高的要求。利用计算机作为课堂实验的辅助工具可以展示实验中未被学生直接观察到的现象，实验室中不能直接展示的实验现象，从而提高学生的感受度，降低抽象思维的难度。如在物理中所研究的物体小到微观粒子，如原子、电子等，大到如宏观天体，用普通办法无法向学生演示。这时可以利用计算机“化微观为宏观，缩宏观为微观”。如布朗运动从显微镜中只能观察到花粉颗粒在非常缓慢地运动，无法观察到它运动的原因是液体分子对它碰撞的不均匀性。可用计算机来模拟一个大的花粉颗粒在不停地受到来自各个方向小液体分子碰撞，花粉颗粒的移动正是液体分子的碰撞结果。

四、模拟不可以直接完成或危险的实验

在教学中还有这样一些实验，具有一定的危险性或条件的限制，不可能在实验室中之际完成。这些实验也可利用计算机模拟，既可以让学生有身临其境的感觉，又避免了危险性。如物理中核裂变部分的内容由于条件及危险性的限制，不可能在课堂上演示。但可以用计算机来模拟核裂变的内容，可以看到在核裂变过程中链式反应形成的过程，并可以看到反应中不断有能量释放。还可以模拟天体等运动，如月球绕地球运动时，月球引力对中心天体地球的轨道的影响。

五、直接利用计算机作为实验的工具

在学习声学时，经常需要显示一些常见声音的频谱分析图或者波形图。在传统实验工具中需要使用示波器等仪器才能完成实验。其实利用计算机系统中自带的软件配合常见的可录音的MP3就可以完成。在系统中的Windows Media Player 软件中，打开一个声音文件，再打开可视效果中的“条形与波浪”，再选择“条形”显示的即是声音的频谱分析图，选择“波形”显示的即是声音的波形图。可以先用MP3等录音工具录下需要分析的声音，然后传输到计算机中加以分析。也可以利用一些计算机实验的套件，直接将计算机变为实验中心，快速进行实验数据的分析和处理。

总之，合理利用计算机的强大功能，辅助实验教学，可以提高课堂效率，激发学生的学习兴趣。也可使教学中的演示实验同计算机进行有机的整合，充分发挥各自的优势，使实验教学更上一个新的台阶。