物理实验模拟论文

摘要：模拟法，是通过制作与设计与原现象、原型以及过程相类似的一种模型，并用制作出的模型来研究原现象、模型、过程的一种手段方法。该种方法，通常应用在物理的教学实验中，其可以再现转瞬即逝的物理和自然现象，可以将现象无限的进行放大或缩小，也可以对复杂的现象进行简化，同时也可以对无法观察内部的系统进行模拟。下面是小编为大家整理的《物理实验模拟论文 (精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

物理实验模拟论文 篇1：

利用信息技术在初中物理实验课中开展模拟实验

【摘要】本文结合课例，论述在初中物理实验课中运用信息技术开展模拟实验的途径，以期提高学生的学习积极性，开阔学生的视野，提高教学效率。

【关键词】信息技术 初中物理 实验教学 模拟实验

物理学科是一门以实验为基础的自然学科，人教版初中物理教材中必须进行的学生活动及实验共59个，其中学生实验32个(探究实验28个，测量实验4个)，演示实验27个。演示实验主要培养学生的观察能力和激发学习兴趣，学生实验主要培养学生动手实践能力以及教会学生探究的方法，让他们体会科学严谨的探究过程。实验教学贯穿整个物理教学过程，其地位非常重要。我校地处城乡结合部，特殊的地理位置使得高达90%的学生为进城务工人员子弟，学生基础较差，素养参差不齐，动手能力和解决问题的能力尤为不足。基于这些不可规避的实际问题，笔者在教学中不断思索和改进教学方法，发现物理实验教学与信息技术的深度融合是一个很好的途径。信息技术的合理使用对激发学生学习物理兴趣、提高课堂效率、掌握学生学习情况等有重要意义，使得现代教育技术快速地走进校园，融入课堂，成为一道靓丽的教学风景线。

一、课例观摩，感受应用

笔者曾观看了《测量小灯泡的电功率》一节教学课的视频，视频中授课教师打开软件，利用虚拟技术完成演示实验。在软件中依次找出滑动变阻器、电流表、电压表、电灯泡、开关、导线等实验器材，按照电路图依次连接虚拟器材。闭合开关后，调节滑动变阻器，小灯泡发出了虚拟的亮光，电流表、电压表呈现出了不同的数据。教师分别把实验数据记录在表格中，快速地画出了函数图象，归纳得出电灯泡在不同电压下的实际功率。实验课中，学生操作的难点是减少实验误差、分析实验数据以及评估实验探究过程。本教学实例恰恰解决了常规实验中的许多问题，教师通过虚拟实验，把实验过程、实验数据、实验结果及结论快捷、准确地呈现出来，打破常规的实验课教学，让学生耳目一新，不仅激发了学生的学习兴趣，而且提升了学生的观察能力。

课例中，授课教师把实验探究与信息技术相结合，运用了虚拟技术、利用计算机绘制表格及作函数图象等，尤其是虚拟技术的使用，在课例中体现了它独有的功能和效果。笔者发现信息技术在物理实验探究中的作用和效果是常规实验探究方法难以达到的。于是，笔者在实验教学中不断改进教学方法，尝试、借鉴虚拟技术等信息技术，使物理实验探究方法形式多样，教学事半功倍，达到了预期的效果。

二、结合实际，借鉴运用

我校学生基础较差，动手能力不强，分析处理问题的能力较弱，学生往往在规定的时间内不能完成实验的探究，或者对实验数据的处理不够全面，评估实验不够细致。结合学生的实际，笔者在物理实验课中不断尝试，改进实验教学方法。对重要的实验或者比较抽象的实验采取虚拟实验教学，让学生更好地掌握物理规律和实验结论。

例如，笔者在上《牛顿第一定律》探究课时使用了虚拟技术，不同的是，笔者在进行实验教学时分成了两个阶段。首先，要求学生使用常规实验器材动手探究。学生经过设计实验方案、记录表格、分析数据、评估实验、得出结论等步骤，体验实验探究的过程，培养动手能力和体验探究的科学性、严谨性。学生让小车从斜面的同一高度下滑至水平上获得相同的初速度，让小车在纸板、木板、玻璃板的表面滑行。学生观察小车在纸板、木板、玻璃板表面滑行的距离不同，分析小车受到的摩擦力不同，然后通过推理得出牛顿第一定律。学生结合小车的滑行距离，分析当小车受到的摩擦力越小时滑行得越远，这对学生而言是可以理解的，然而，通过推理得出，当物体不受力时，一切物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，对学生来说是难以理解的，尤其是学生在评估实验时，提出了不同的问题，如物体不受力是什么状况?物体将保持勻速直线运动是怎样的情景?有没有科学家完成此项实验?为什么我们组与其他组实验数据之间存在这么大的差距?如何用函数图象把牛顿第一定律描述出来等。基于此，笔者利用信息技术，虚拟《牛顿第一定律》的实验，让学生把视线转移到观察实验上，在虚拟演示过程中，让小车在不同的表面的同一高度多次滑下，观察滑行的距离，记录相应的数据，软件自动画出函数图象。在整个虚拟演示的过程中，学生观察到了物体不受力的情况及保持匀速直线运动的情景，体会到了控制变量法在物理实验中的重要性，明确了实验数据存在差异的原因。通过观察运动的距离及分析函数图象，很自然地引出推理法，归纳得出牛顿第一定律的内容。通过信息技术这一手段，把原本抽象的问题转换为更加直观形象的问题，帮助学生更好地理解牛顿第一定律。

信息技术的合理使用，不仅提升了教师教学的效率，而且开阔了学生的眼界，丰富了他们的知识，也进一步提升了他们的学习兴趣。

教师在物理教学中除了把物理知识传授给学生，更应注重提升学生的学习能力和沟通协作能力，发展学生运用知识解决实际问题的能力。而信息技术的有效使用，给学生提供大量的素材的同时缩短了实验探究的时间，对培养学生的各项能力提供了便捷、高效的途径，起到了事倍功半的效果。

又例如，笔者在组织《压强与流速的关系》教学中，通过演示实验，师生很快就得出了实验结论：在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。学生对物理知识已有了表象的认识，紧接着在应用过程中，笔者设计了“探究飞机的升力”这一环节。首先提出“飞机是如何飞上天空的”这一问题，学生进行大胆的猜想，然而学生是没办法通过实验验证猜想的。于是，学生通过网络查找有关飞机获得升力原理，通过视频、动画模拟，深入地了解飞机获得升力的原因。在这一探究环节，学生运用信息技术，经过提出问题、合理猜想、查阅资料、科学验证等过程，分工合作，相互协调，分享交互，整理提炼等，学生的求知欲和表现欲非常强烈，更提升了对物理学严谨的学科品质的认识，发展了思维品质。

三、持之以恒，效果显著

信息技术在物理实验探究课上的应用，很大程度上激发了学生的学习兴趣，之前很多不愿参与实验的学生，逐渐开始喜欢物理探究了，慢慢地也爱上了物理这门学科。原本不愿意学习的边缘学生变得大方自信了，也主动参与到物理实验的探究，尤其是喜欢利用信息技术进行物理实验，使用网络资源进行更加科学、细致的物理探究。正是学生的积极参与，使得实验教学组织起来更加有序，教学效果也取得了较大的进步。学生的动手实践能力、分析解决问题的能力、与人沟通的能力等综合素养都得到了不同程度的提高。

随着科学技术的不断发展，信息技术被越来越广泛地运用于教育教学，对各科教学内容、教学形式、教学方法都产生着重要的影响。在初中物理实验教学中，恰当地运用信息技术会达到事半功倍的效果。

注：本文系广西教育科学“十三五”规划课题“信息技术环境下初中开展混合式教学的实践研究”(立项编号：2017B002)的研究成果。

作者简介：赵冬冬(1979— )，男，汉族，广西兴安人，广西基础教育改革试点项目学校先进个人、南宁市教学骨干，曾获南宁市信息技术与学科深度融合优质课比赛二等奖、南宁市物理优质课比赛三等奖，执教的《压强》一课被评为2015-2016年度“一师一优课、一课一名师”活动自治区级“优课”。从教16年，用一颗爱心诠释对教育的执着和对学生的关爱。研究方向：中学物理教学研究。

(责编 刘小瑗)

作者：赵冬冬

物理实验模拟论文 篇2：

物理实验中的模拟法

摘要：模拟法，是通过制作与设计与原现象、原型以及过程相类似的一种模型，并用制作出的模型来研究原现象、模型、过程的一种手段方法。该种方法，通常应用在物理的教学实验中，其可以再现转瞬即逝的物理和自然现象，可以将现象无限的进行放大或缩小，也可以对复杂的现象进行简化，同时也可以对无法观察内部的系统进行模拟。在物理实验教学中，模拟法不仅仅是一种单纯的教学手段，同时也是不可或缺的教学辅助工具。随着人类的不断进步以及科学技术的不断发展，模拟法在人类认识大自然，认识世界中起到了越来越重要的作用。

关键词：物理实验 教学模拟 模拟手段 模拟模型

从物理实验教学的角度讲，模拟法与类比法有着形式上的相似。其都是在实验室中将原型或者现象进行设计相似的模型，通过设计的模型，来对其原型或现象进行的分析与实验。在模拟的过程中，要根据其原型或原现象的本质特性，制作出相近似的模型，由此来研究原型，由于其原型与模型之间有着非常相似的特点，固模拟法可以分为两大类，即物理模型和教学模型。

一、直观模拟

由于物理概念的抽象化，学生单凭字面意思，很难理解其真正的含义，但是如果运用模拟的方法来将抽象的概念进行直观的表现出来，会让学生很容易理解。比如，在讲解缓冲装置的章节时，我们可以用一根比较细的线，下端悬挂上稍重一点的物体，将该物体提高到一定的高度，然后松手释放，物体下落到一定的距离，可将细线拉断，但是如果我们将细线的下端拴一段橡皮筋，再将物体悬挂在橡皮筋下方，然后将该物体提高到相同的高度，松手释放，结果细线没有被拉断，因为橡皮筋产生了缓冲。在讲解汽油机的工作原理时，通常是利用教学挂图或汽油机模型进行教学，学生往往缺乏感性认识，我们可以模拟汽油机火花塞点火、做功、取一个废旧小铁盒，另准备一支煤气电子点火枪，在铁盒底侧部开一个小孔，将点火枪头插入小孔，并四周密闭，不漏气，在盒内倒一些酒精(代替汽油)，并在盒底微微加热，然后用点火枪点火，接着就听到响声，盒盖被向上冲起。在一部透明的暗盒里安装一个电灯泡作光源，把一根弯曲的细玻璃棒(或有机玻璃棒)插进盒子里，让棒的一端面向光源，玻璃棒的下端就有明亮的光传出来，可以此来模拟光导纤维对光的传导作用。

二、对象模拟

对象模拟，就是在不打破被研究原型的规律以及自身特性的前提下，将其进行无限放大或无限缩小的模拟方法。对于对象模拟的设计理念，主要有两种：第一种，是对其被研究原型进行相关的解释以及内在特性所建立的模型;第二种，是为了突出被研究原型的主要特性以及本质，使其主要的特性更直接的表现出来所进行的模拟方法。比如在研究二极管的单向导电性时，笔者运用了该模拟方法，用出水的开关阀门以及打气筒的气门来进行模拟其单向性，这样不仅仅使学生加深了理解，更拓展了他们的想象空间。

三、物理相似模拟

在众多的科学领域中，往往直接去研究实际物体需要花费很大的人力物力财力，如果将其设计成类似的模型进行研究，将会事半功倍。在实际的研究中，比如用水来代替石油来进行其在某管道中的运動，将音响的模型放在风洞中来完成对其特性的测试，这些用模型来代替实物的实验，其结果与实际相差分毫，这种以模型来代替原型进行实验，其模型完全遵循与原型相同的物理规律，这种方法叫做物理相似模拟。在实际的物理教学中，物理相似模型的范例比比皆是，风洞实验，失重模型实验等。

物理课本中对于海市蜃楼的自然现象只是做了简单介绍，有条件的可以让学生观看视频录像，这种方式的教学根本满足不了学生的好奇心，要想让学生对该物理现象有更加深入的了解，只能是在实验室进行模拟实验，这样不仅仅可以增加学生对相关物理知识的深刻理解，更能引导学生探索大自然的奥秘，使学生认知自然，认知世界。首先，我们可以在三面透明的玻璃箱中放入若干白糖而不加搅拌，使糖水造成折射率岁深度而变化，而最大折射率出现在含糖较多的容器底部，以此来模拟大气折射率随高度而变化。当用氦氖激光光束从侧面射入此溶液时，即可看到光束弯曲现象。然后再作海市蜃楼模拟，使之起到突破时空限制，重视自然奇景之目的。

四、过程模拟

所谓过程模拟，指的是在具体的物理实验过程中，将其实验的过程简单化和理想化，在不影响被研究对象的前提下，根据简单和理想化的过程，而设计出的模型。由于过程模拟的过程简单，容易掌握。

对于物理教学中气体压强的分子论运动，一般都是以撑着的雨伞上面落得雨滴来讲述，如果这种大分子对器壁的碰撞，用豆粒或者细砂放在平衡天平上的任何一端，这种现象来类比分子运动论的观点，学生接受起来会更加容易。物理教学中的对于布朗运动的模拟，拿一根试管，里面放上半管铁屑，将试管直立和平放，用此方法来模拟铁棒的吸磁和退磁，这个实验也是过程模拟的案例。

在物理教学中的导电机理章节，虽然电子的运动容易理解，如果加以实际模拟，会更加加深学生对此机理的理解。对于曲线的运动，分解和合成是重点和难点，在对相关的实验进行演示后，教师可以利用手边的物体，比如粉笔或者油笔，对此进行平抛运动的演示，首先，将手中的物体在身体前上方以匀速的运动进行，到某一个点上再以加速度的方式从上向下运动，以此来模拟平抛运动，对于学生来讲，看到后会更容易理解，对于教师来讲，在各个环节各个点都可以进行不同的分析。

五、仪器模拟

在一些仪器设备中，不少的仪器设备也是通过物理的模拟法所发明。气泡室，其发明者也是在一次酒会上，他注意到，啤酒杯里的气泡总是从容器的底部往上升，由此而发明的气泡室。云室，其发明者的灵感来源于气象站，在气象站，发明者观察到，当太阳的光线照射到环绕山顶上的云彩时，其会发出颜色各异的光线，这一物理现象，引起了发明者的兴趣，发明者根据这些现象的特征，在实验室进行了模拟实验，最终发明了云室。

六、模拟放大

在实际的物理教学中，由于一些物理概念很抽象，导致了学生在学习上困难，不能从概念上理解和观察其内部的状态和规律，抽象的事物往往会阻碍学生的思维，所以我们可以采用物理的模拟放大法，对物理概念进行模拟放大，根据其本质的特性，从空间和时间上对其进行放大，从而能够最直观，最形象地展现在学生面前。

在力的分解章节教学中，其要点就是对斜面上物体的重力进行分析，由于物体的重力是抽象，不易理解的概念，对其进行分解更是难上加难，在实际的教学过程中，笔者用毛球来讲物体进行放大，观察其运动轨迹，用分层次的海绵纸来模拟斜面，其毛球在海绵纸上的运动，以及海绵纸的被压状态，学生可以观察的非常清楚。

在多普勒效应章节的教学中，由于是波源与观察者之间存在着相对的运动，所以使得观察者感受到的频率会有所变化，根据其特点：两者的距离越近，观察者所接受到的频率就会越大，反之，观察者所接收到的频率就会越小。多普勒效应仅仅通过教师的讲解，学生未必能真正的理解。如果在规定的时间内，将观察者身边经过的人数来模拟放大声波，学生亲自参与到其中，这不仅仅活跃了课堂气氛，而且加深了学生对此概念的理解。

近些年，在物理的教学过程中，模拟法已经发挥了越来越重要的作用，该方法有其独特的一面，不仅能够开拓学生的视野，活跃课堂气氛，还能够激发学生的求知欲，最重要的是在物理教学的重点难点方面发挥着不可估量的作用。

参考文献：

[1]姚晓春.研究型课程的学科支持[J].现代教育研究，2013.

[2]刘红.教育学[M].北京：人民教育出版社，2010.

作者：刘亚杰

物理实验模拟论文 篇3：

浅谈物理实验中的模拟法教学

模拟法是通过设计与原型(自然现象或过程)相似的模型，并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。它随着生产和科学技术的发展而发展，是人类认识世界和改造世界最基础的方法之一。此法应用于物理教学,可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验室重现，可将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，模拟法则成了一种重要的辅助手段。

物理实验中的模拟法，根据其特点及主要功能，笔者认为应分为以下四类。

一、 对象模拟

就是用放大或缩小了的、相似的，而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象的方法叫对象模拟。

对象模拟的设计思想主要在于下述两种情况：其一是为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中直接抽象出来，如质点、刚体、理想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、理想变压器等理想模型，以及天体运动模型、微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时，在实验基础上，运用对象模拟法，用自行车气门和进水阀门来模拟单向门，如此，不但加深对“单向性”的认识，而且激发了兴趣，开阔了思路。其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟，如地球因自转而产生的科里奥利力比较抽象，在地理课中亦有提及。我们不妨取一只旧的橡皮篮球(或地球仪)来模拟地球自转，然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”表面。此时即可明显看到水痕西边呈扩散状，从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。

二、 物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中，人们常常希望利用模拟试验来代替对实际现象的研究，以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如用水代替石油研究其在管道中的运动，把设计好的收音机缩小成模型放在风洞中试验其特性等。其特点即模拟与原型遵循同样的物理规律，故称为物理相似模拟。

物理实验教学中的“失重和超重模拟实验”、“萝卜”马德堡半球、帕斯卡裂桶、用带电的肥皂泡在竖直电场中的平衡进行“密立根油滴实验”的模拟，以及十分壮观的“可乐瓶水火箭”等，均是物理相似模拟的范例。

电场线是用来形象地描述电场的假想的曲线。做好“电场线”的演示实验模拟，对实现教学目标十分重要。因此我们可利用感应起电机、清洁过的彩色丝线(可从旧的锦旗上取得)、金属铝板(即老式平行板电容器)等器材对“电场线”加以形象模拟。制作时只需将铝板按自己需要划出小方格，隔约1 cm打一细孔(能穿过丝线即可)，然后每孔穿上丝线背面打结，穿好后，将丝线剪成1寸多长左右(力求整齐一致，过长，易互交结，不便演示)。将两金属板平行竖直放置，固定在绝缘支柱上。两板用导线连接至起电机上。摇起起电机，立即可见丝线飞起指向另一板，模拟匀强电场的电场线，十分直观，且全班学生均可见。如果供电充足，将在两板边缘产生放电，每放一次电，丝线产生振动跳跃，确是课堂一大“景观”。

三、 过程模拟

把具体物理过程纯粹化、理想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化，易于控制。

气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞等来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，如果用豆(或沙)落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟，就显得直观生动了。布朗运动的模拟，装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。

热学中的统计方法和光本性的几率概念，由于受课堂教学时间的限制，怎样从个别事件的无规律过渡到大量事件的有规律，成了模拟实验的设计难点，在教学中采用全同等可能过程，在不同时刻的空间比较可以等效变换成同一时刻不同状态的比较的方法，让全班同学同时掷币若干次，然后统计比较下列情况“国徽”朝上的次数：(1)某同学;(2)某小组同学;(3)全班同学，从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教育。

四、 模拟放大

在物理概念和规律教学中，学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律，因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大正是采用空间放大和时间放大的方式，抓住本质特征，展现其生动直观形象，从而促进学生思维顺利想象。

液体压强与流速的关系学生对之比较陌生，可以通过模拟放大的方法加以演示，让学生加深印象。具体方法是：把灌足有色水的气球跟各部分粗细不同，且在粗细不同的地方有竖直小侧管的水平玻璃管连接，让竖直小侧管管口向上。由于气球膜的收缩力对水产生的水压使气球内的水通过玻璃管流出，这时我们看到，水在各个侧管中上升的高度不同，接玻璃管粗处侧管的水面升得较高，接玻璃管细处侧管的水面升得较低，这说明流动液体的压强在管道细的地方比粗的地方小;而在同一管道中，管道细的地方液体流速大，管道粗的地方液体流速小，故实验表明：液体流速大处压强小，液体的流速小处压强大。

如果我们用手挤压气球，这时看到玻璃管中水的流速加大，同时所有小侧管中的水面下降;松手停止挤压气球，可看到玻璃管中水的流速变小，同时所有小侧管中的水面上升。用这个方法，我们也可以演示，液体流速大时压强小，流速小时压强大。

液体表面张力实验中的“水面浮针”，学生感到新奇，但在分析受力时往往错误认为表面张力与重力平衡，经指出后又不理解沿液体表面作用的力并没有作用在针上。究其原因是学生在形成概念过程中缺乏直观材料。为此，用一只较大的气球，充入少量气体，然后在上面放一根小铁棒，以此来模拟放大液面浮针，并指出液体表面张力同橡皮膜的张力，只作用在它们的表面，并没有作用在针(或棒)上，作用在针上的是因液体表面张力而产生的液面对针的支持力。通过令人信服的实验还使学生进一步明确：表面张力的作用是保持液面不分裂。

综上所述，模拟法作为科学研究中的一种最基础的方法，已在物理实验教学中日益受到人们的重视。这种方法，必将在开拓设计思路，激发学生兴趣，突破教学难点等方面发挥其独特的作用。(遵义师范学院南白分院)

作者：叶　临