物理实验模拟论文

模拟法是通过设计与原型相似的模型并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。模拟法作为科学研究的一种最基础的方法，已在物理实验教学中日益受到重视。物理实验模拟方法课堂教学模拟法是通过设计与原型相似的模型，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。下面是小编整理的《物理实验模拟论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

物理实验模拟论文 篇1：

在物理实验教学中用动画模拟实验的弊端

实验是一种重要的科学认识方法.随着现代教育技术的发展，用flash等动画软件制作的模拟实验越来越多，在教学中，教师运用的越来越普遍，越来越熟练.但我认为这样做，是不科学的，严重违背了科学和物理教学的本质.动画模拟实验，是传统学习方式的电子版，缺乏体验性和实践性，课堂上本来应该重点关注的活动、操作、实践、经历被忽视了.

1 不利于实验技能的培养

实验是培养学生实验技能的基本途径.实验技能只有在实际操作中，反复训练才能获得提升的.学生在做实验时，要手脑并用，体验选择实验方法、操作实验器材、排除实验故障、观察实验现象等实践过程，这样才能提高实验技能.

动画模拟的实验，不需要学生亲自动手操作实验器材，只需要动动鼠标，实验就完成.看的多，做的少，没有亲自动手操作，不能自我感悟，缺乏体验性和实践性.

例如，在“探究浮力的大小等于什么”时，当学生用手将空易拉罐慢慢压入盛满水的水桶中时，不仅能观察到水溢出，还会感受到手掌受力大小的变化，这也为猜想浮力的大小跟什么因素有关，提供了感性认识.而在用动画模拟的实验中，只能看到水溢出，手掌是感受不到受力的，在使用弹簧测力计时，手持哪个位置？怎样才能正确读数？如何收集好石块排出的水，这是需要操作技能的，而动画模拟的实验，只需一点鼠标，一蹴而就，学生好象一个旁观者.无法锻炼实验技能.又如，在连电路时，多匝的导线头要扭成一股，要顺时针缠绕在接线柱上，元件摆放位置要合理.在动画模拟的实验中，一点鼠标，连线由电脑完成，是没有这些实验操作技巧的.没有经过实际操作，就不能掌握实验技巧，不能感悟方法，不利于实验技能的培养.

2 不利于培养学习物理的兴趣

物理实验是激发学习兴趣的最有效的教学方式.学生刚开始学习物理时，会有很强的好奇心，这种好奇心及时培养，就会形成兴趣，物理实验真实、生动、形象，恰恰可以抓住学生的好奇心，激发学生思考，引导他们发现问题，促使他们去寻找答案，养成学习物理的兴趣.动画模拟的实验，实验的大部分都是由电脑完成，学生被动接受的多，主动探究的少.在多数情况下只是一个看客，象看动画片似的，没有切身感受，没有真正进入物理的情境中，感受不到实验的乐趣.不能尝试，就不会产生实践操作的兴趣，不会产生感知兴趣.引不起学生的积极思维，没有发现的快乐，感受不到科学的魅力.长此以往就会由新奇变淡默，渐渐失去探究的兴趣，失去学习物理的兴趣.

不同学生认知水平是不同的，学习能力是不一样的，不同实验的难度也是不同的，动画模拟的实验都是预设好，追求一致性、统一性，忽略差异性，没有考虑到学生的个体差异，会使有些学生完不成或理解不了实验，挫伤学生学习的积极性，从而失去信心，失去兴趣.

3 不利于培养科学精神，不利于形成科学价值观

物理实验的目的是形成、发展、检验物理理论.学生在做实验时，为了获得成功，必须尊重客观事实，忠于实验数据，既使失败，也要查找原因，改进方法，不能弄虚做假.经过努力，最终会获得成功，同时也能感受从失败到成功的喜悦，领略科学探究的魅力，受到科学精神的熏陶，养成良好的科学作风，形成科学价值观.

物理实验具有较强的客观性.学生由于生活经验和认知能力的限制，有些不准确甚至是错误的认识.例如，认为压力的作用效果与物体重力有关，这只有通过实验探究，获得直接经验事实，才能让学生认识到错误，结论才能能使学生信服.动画模拟的实验，虽然都是按照实验的实际过程设计的，但它必竟是模拟实验，没有真实地实践过程，只有成功，没有失败.在使用中，学生获得的是间接实验事实，对实验结果不会很信服，会怀疑它的真实性，对什么是科学，什么是物理实验，不能产生深刻的理解，领略不到科学探究的魅力，不能形成严肃认真、实事求是、坚忍不拔的科学精神，不利于形成科学价值观.

4 不利于创新精神和创新能力的培养

创新能力是运用知识和理论，在科学、艺术、技术和各种实践活动领域中不断提供具有经济价值、社会价值、生态价值的新思想、新理论、新方法和新发明的能力.人才的竞争，就是人创造力的竞争.

实验是培养学生创新能力的重要载体.在实验教学中，需要利用实验来研究的问题是很多的，实验器材也是多种多样的，既使是同一个物理问题，也可以用多种器材、多种方法进行实验探究，而同样的器材，也可以探究不同的物理问题，如一支笔，就能探究惯性、摩擦、压强等问题.在学生用多种方法进行实验探究的过程中，能够养成创新精神，养成创新能力.动画模拟的实验，多是取选于教材中的一些演示实验、分组实验.把教材中实验进行简单的重复，多重视模拟实验的操作过程，轻视模拟实验的设计过程.动画模拟的实验，是编制者根据自己的教学设计，按照一定的教学流程制作出来的，具有固定性、封闭性、特定性，器材单一、方法单一、现象单一、不具有开放性，无法适应千变万化的教学情况，不能激起学生的创造兴趣.不利于教师和学生的个性与创造性的发挥，不能满足实验教学的要求，不能充分利用实验室资源和生活中的物理实验资源.例如，探究滑动摩擦力大小与什么因素有关时，有的动画模拟实验只能探究摩擦力大小与压力大小、接触面粗糙程度大小二个因素是否有關，而实际上学生还会认为摩擦力大小与物体的重量、接触面面积大小等因素有关，仅靠动画模拟的实验是无法解决这些疑问的.解决这样的问题，需要学生开动脑筋，用多种器材、多种方法来进行实验探究，这就能促进学生创新能力的发展.

5 不利于培养学生团队精神，不利于学生健康人格的形成

合作学习是指学生为了完成共同的任务，有明确的责任分工的互助性学习，合作学习鼓励学生为集体利益和个人利益一起工作，在完成共同任务的过程中实现自己的理想.

现在的学生都是90后，独生子女，不会也不愿意与他人相处、合作、交流、分享.实验过程中，需要本组学生互相合作.在合作中，个人利益与集体利益是一致的，相互依赖、荣辱与共、利已利人.在合作中，学会如何提出自己的见解、学会如何与他人交流、学会如何听取他人意见、学会如何进行改正自己的不足，学会如何与他人合作.在合作交流过程中，学生之间通过相互交流，互教互学，认识到自己与他人、个人与集体之间的关系，养成团队精神，完善自己的人格.

动画模拟的实验，是人与电脑之间的交流，电脑演示学生观看，缺乏人与人交流的机会，个人理解的多，小组讨论的少，因而不利于合作学习的开展，也无法培养学生的团队精神，不利于健康人格的形成.

总之，动画模拟的实验，虽然有表现力强、信息量大、安全等优点，但动画模拟实验无法全面体现和发挥物理实验的教育和教学功能.用它取代实际的物理实验，弊大于利.还是要慎用，最好不用！

作者：金巍

物理实验模拟论文 篇2：

浅谈物理实验中的模拟法

模拟法是通过设计与原型相似的模型并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。模拟法作为科学研究的一种最基础的方法，已在物理实验教学中日益受到重视。

物理实验模拟方法课堂教学模拟法是通过设计与原型相似的模型，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。

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蓝球来模拟地球自转，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。

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面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，如果用豆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。电子技术中半导体的导电机理，电子运动易理解，空穴导电则抽象，课堂教學中如用“空位置”的运动来作一现场过程模拟，无疑会使学生茅塞顿开。分析曲线运动的思想方法，运动的分解和合成是个难点，可以平抛运动为突破口，在演示有关实验后，用“慢镜头”的方法，手持粉笔头边走边沿自身前方，从上向下加速下移，以此模拟平抛运动，既简单明了，又便于分析。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点，运用模拟器材，以纽扣状的物体来表示振动的质点，通过摇转，使质点绕平衡位置上下振动，而整体波形向外传递，边演示边分析，效果很好。

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。

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，从而促进思维顺利进行。

液体压强与流速的关系学生比较陌生，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。

力的分解，关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。其中三角支架是典型的问题，在教学中教师由两个同学配合，一个同学用手撑着腰，另一个同学在手的肘部用力竖直往下拉，让他感受力的作用效果。在讲摩擦力的方向时，用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势，一目了然。

新编物理教材中增加了多普勒效应。要观察由于声源和观察者的运动而使接收到的声音频率发生的变化显然比较困难，但用单位时间内从观察者身旁通过的人数来模拟放大声波的波数，并让学生实际表演一下，确能使学生在轻松愉快的气氛中加深对此现象的理解。也可以通过水波在屏幕上加以演示多普勒效应，效果也都很好。

作者：陈小琦

物理实验模拟论文 篇3：

原子物理实验的计算机模拟实现

摘要本文简要叙述了原子物理实验计算机模拟实现的现状及必要性。并系统介绍了原子物理实验计算机模拟实现的途径,尤其对自设计实验仿真课件的制作的介绍,以期为原子物理实验的模拟仿真提供一定参考。

关键词计算机原子物理实验仿真

1 引言

20世纪末人类进入了信息化时代,其重要的标志是计算机技术的使用。为了培养出符合新世纪要求的人才,就必须不断的使我们的教育现代化。如何将计算机与物理学课程的教学体系、内容和方法有机结合起来,是教学现代化的一项内容。在国外,早在20世纪80年代末就已经使用计算机作为物理学课程的学习工具。而在国内,这方面的进展并不理想。计算机辅助教学以其独有的优势在物理实验教学中发挥着越来越重要的作用。然而,目前各校在这方面的发展很不平衡,应用情况也不尽如人意。

2 原子物理实验计算机模拟的必要性

原子物理作为普通物理的近代物理部分,反映了20世纪物理学的发展,包括1999年在内,共有96项若贝尔物理学奖,其中有66项是关于原子物理、原子核物理和粒子物理方面。这些著名的物理实验是人类认识物质世界的重要里程碑,是现代科学技术的基础。讲清楚这些著名的物理实验,不仅可以激发学生学习物理的浓厚兴趣,更重要的是可以使学生理解前辈物理学家是如何创造性的研究这些问题的。然而,由于原子物理研究的是微观客体,其真实的物理过程无法直接观察,因而,许多方面更适合用计算机模拟仿真,用图形和动画来展示和研究原子内部结构及运动过程的模型,使抽象的问题形象化,便于学生理解和掌握。

3 原子物理计算机模拟实现的途径

3.1利用现成的实验仿真软件

现成的实验仿真软件以其实验体系完整、功能强大而成为实验仿真的主要途径之一。目前市场上还没有专门的原子物理实验仿真软件。

3.1.1一般实验仿真软件的特点

(1)强调对实验环境的整体模拟。(2)仪器实现了模块化。(3)通过解剖实验教学过程,充分体现教学指导思想,培养学生在理解的基础上通过思考进行操作。

3.1.2一般实验仿真软件在教学中的意义

(1)开设了实验教学的新模式。(2)实现了理论教学和实践教学的结合。

3.1.3几种常见的可实现原子物理实验的模拟仿真的软件

(1)《大学物理仿真实验V2.0》。中国科技大学推出并由高等教育出版社出版,它是国内第一套具有一定规格和水准的实验教学软件。该软件中涉及原子物理部分的实验有:夫兰克——赫兹实验、G-M计数管和核衰变的统计规律、光电效应测普朗克常数、电子自旋共振等6个实验。

(2)中央电大《大学物理虚拟实验》软件简介。《大学物理虚拟实验》应用虚拟技术、人工智能技术、控制学原理建造物理实验和教学模型,总结了中央广播电视大学和中国科学技术大学多年物理实验教学经验基础上设计完成的。

(3)《原子物理学多媒体计算机辅助教学》(MCAI)简介。有哈尔滨师范大学自行设计的一套实用性强,可直接用于原子物理学教学的多媒体辅助教学软件。

3.2原子物理实验的自设计模拟仿真

目前市场上流行的各种图像、动画及课件制作软件为自设计实验的计算机模拟仿真提供了充分有利的条件。如三维动画制作软件3DMAX,多媒体课件制作软件Authorware及Powerpoint,专业的动画制软件Flash。我们结合原子物理实验的具体情况,运用这些软件进行模拟仿真,使一些抽象的微观过程形象化。

自设计原子物理实验模拟仿真的特点:(1)灵活性强。现成的仿真软件其内容固定,在实际教学中由于教学情况的差异比较大,有时难免不能满足我们的需要,所以我们可以可以根据自身的教学情况,在自设计实验仿真中,对实验的相关内容、历史背景和意义、现代应用等方面可作自行扩展,实现理论教学和实践教学相结合。

(2)针对性强。原子物理作为普通物理中的近代物理部分,在物理学的相关专业中基本上都开设了这门课。所以在不同的学校,不同的专业中对教材的选取及教学的差异都比较大,而自行设计的实验仿真就能更好的适应我们的教学。

4 总结

随着计算机应用的普及和发展,运用计算机实现原子物理实验的模拟仿真已成为现实。而且,专业的实验仿真软件也日益增多,但在教学中,为了提高教学效率,除了有效地利用现有资源外,我们也要发挥主观能动性,制作也剖针对性的实验仿真课件,这样才能真正做到仿真与真实实验的有机结合。

作者：张娟荣 罗建华