5　不确定性关系教案推荐

由“不确定性”实例谈多媒体辅助物理教学

摘要：本文通过一个实例两种解题方法的比较，得出利用几何画板辅助教学的优势。接着结合高中物理教学中的具体例子阐述了利用多媒体辅助物理教学的原则以及指导读者适时适地的借助多媒体达到课堂教学最优化的目的。

关键词：实例；多媒体辅助教学；原则；有机整合

利用多媒体辅助物理教学增强了课堂教学的直观性、趣味性，增大了课堂的容量，调动了学生学习的积极性而受到推广。其中，几何画板因能提供丰富而方便的创造功能使用户可以随心所欲地编写出自己需要的教学课件而受到广大教师的追捧。只要熟悉软件简单的使用技巧即可自行设计和编写应用课件，帮助我们实现教学思想。同时可以借助几何画板解决学生难以理解，教师难以讲清的问题，从而可以大大提高课堂教学效率和教学质量。

1．试题解析

例题：如图1所示，在水平光滑平板上的O点固定一根原长为l0的劲度系数为k的轻弹簧，在弹簧的自由端连接一个质量为m的小球（可视为质点）。若弹簧始终处在弹性限度范围内，现将平板以O为转轴在竖直平面内逆时针缓慢转动，直至平板变为竖直状态，则在此过程中（

）

图1

A．球的高度不断增大

B．若弹簧的原长l0一定，则球的质量m足够大时，总能使球的高度先增大后减小

C．若球的质量m一定，则弹簧的原长l0足够小时，总能使球的高度先增大后减小

D．球的高度变化情况仅与球的质量m有关，而与弹簧的原长l0无关

析与解：该题乍一看上去学生不知如何下手，题目问的是木板在旋转过程中小球的高度变化情况，很多同学想当然认为是变高，选择了AD。即使根据选项提示可能与弹簧原长、小球质量以及旋转的角度有关，但由于变量较多，学生也没有过大把握正确解答。小球位置虽然随木板升高，但同时又因弹簧的缩短而位置降低，小球的实际高度到底怎样呢？

根据力学知识，找出小球实际高度和各个变量之间的数学关系，并对其进行分析即可。设木板转过的角度为θ，由力平衡条件得

，则高度

，

其中

，令，作y－t图象，得图2所示的抛物线讨论：

1

图2

（1）若

，则由抛物线图可知，小球高度一直增大；

（2）如果称轴

，则由抛物线图可知，小球高度先增大后减小。

很明显答案为BC。但同学们不满足于只有个答案，有同学提出了小球的动态过程（轨迹）如何？

这个比较复杂，老师很难讲清楚，只能借助于几何画板的动态几何功能了。打开几何画板，分别建立用于调节弹簧的原长、劲度系数及小球质量的调节杆。定义坐标系，控制木板在1/4的圆周上转动，由，

让板绕转轴O转动得到各个时刻小球的坐标B(x,y)，再由“几何画板”构造轨迹的功能作出小球的运动轨迹。通过控制杆可以动态调节k、l0、m。若

，则轨迹如图3所示；若

，则轨迹如图4所示。教师借助多媒体将抽象复杂的物理过程“慢镜头”放在学生面前，学生很容易接受，并留下了深刻的印象。

图3

2

图4

2．利用多媒体辅助物理教学应遵循的几个原则

利用几何画板制作物理课件能将抽象的物理现象清晰、生动地展现出来，有助于学生理解和掌握，这是传统的教学方法无法做到的。但随之也带来了一些消极的影响，如课件都是人为设计的一种理想化物理情景，与现实的物理情景有很多区别，给学生不真实感觉的同时对培养学生的想象能力、逻辑思维能力和分析能力也不利。怎样发挥多媒体辅助教学的优势，我们应遵循以下原则。

2．1 科学性和使用性相结合

科学性是多媒体课件设计的基础，使用性作为科学性的进一步升华，是对科学性的检验。多媒体课件设计的科学性和使用性主要体现在四个方面，内容正确，逻辑严谨；动态演示过程真实形象；操作时快捷、可靠，便于师生控制；容错能力强，移植方便，能在其他媒体上演示、处理等。

2．2 教师的主导性和学生的主体性相结合

多媒体通过设定的动态变化呈现物理过程的变化关系，对学生的认知过程提供感性刺激，促进学生的学习，但永远无法取代教师的地位。我们是为了教学而使用工具，关键要看是否有利于突出教学的重点，突破教学的难点。课件的使用只能在其中一个环节或几个环节中起辅助作用。只有处理好多媒体辅助教学和传统教学的关系才能促进教学过程更加完善。同时教师要尊重学生的个性发展，让学生主动构建物理知识，不能将所有知识由计算机预先设定好，应寻找有利于学生发挥主体性的多媒体资源。

2．3 理论推导和模拟实验相结合

很多多媒体平台不仅具有强大的数值测量和计算功能，而且还有较好的绘图功能。物理课件往往要通过抽象的理论推导得出表达式，利用多媒体将抽象的物理过程形象化，理论推导出的是静态结果，课件展示的是动态过程。教学模式一般是：感性认识→理论推导→模拟实验→分析现象→得出结论。

如研究“光的干涉条纹间距”，传统的教学是教师先演示单色激光通过双缝射到光屏上的干涉现象，通过改变双缝间的距离、双缝到屏的距离及光的颜色，发现干涉条纹的间距变化。学生有了感性的认识，随后教师便给出定量的计算公式。而笔者在传统的教学基础上用几何画板构造动态变化的课件模拟此过程，如图5。让学生观察现象、记录处理数据，总结出干涉条纹间距的定量表达式，教学效果明显提高。

3

图5

2．4 实物演示实验和课件模拟实验相结合

物理是一门实验科学，物理理论要从实验中得出来，并通过实验来验证。传统的做法是用一个演示实验展现某一物理现象，分析现象得出结论。但对一些复杂现象往往还要借助抽象的分析，这时很多学生并不能真正理解所学规律。而多媒体课件又是理想化情景下的物理实验，不能使学生完全信服。在实际教学中将两者有机结合起来使用会受到良好的教学效果。教学模式一般是：演示实验→模拟实验→分析现象→得出结论。先让学生承认这种事实，再用几何画板制作可以动态变化的课件模拟物理现象。

如研究“自感现象”，实物演示实验按图6连接，发现断开开关，灯炮没有立即熄灭，而是逐渐变暗。调节RP的大小，可能出现灯泡闪亮一下再逐渐熄灭的现象。随后笔者用“几何画板”模拟了该过程并描绘了灯泡中电流的流向及大小随时间变化的规律，如图7。通过分析学生很容易解释这种现象。

图6 图7

3．何时利用多媒体辅助物理教学有讲究

多媒体在课堂教学中发挥着巨大的作用，我们不需要把它神秘化，其实它只是解决一些教学问题、提高教学质量的工具。当然，不是每一节课、每一个教学环节、每一个知识点都必须用多媒体技术，更不是让它主宰教学。我们应根据教学目标、教学内容、教学对象、教

学条件而定；以提高教学质量和效益为目的、以改变学生学习方式和促进学生发展为宗旨。

3．1 模拟不易观察的物理现象和运动规律

小到微观粒子、大到宇宙天体，都是物理学研究的对象，但在课堂上传统的教学手段无法展现其实际图景，很难将其形象化、具体化。如“布朗运动”、卢瑟福提出的原子核式结构和α粒子散射实验、讲述万有引力定律时行星的运动情况以及卫星的发射、运行和接收等。笔者在教学中利用多媒体技术放大了微观粒子的大小、拉进了宇宙天体的距离，很容易探究

4

其运动规律，增强了学生的感官认识，提高了教学效果。

3．2 控制物理现象进程的快慢

教学中，常会遇到稍纵即逝的现象。在演示实验不能反映瞬间变化过程的情况下，传统的教学是教师在黑板上画出静态物理现象，学生根据图示想象实际过程。引入多媒体，借助计算机的模拟技术，可以把每个瞬间的状态和整个运动情况通过屏幕清晰地描绘出来。如“弹性碰撞”，可以形象模拟碰前、碰时、碰后，小球的形变和速度变化关系；再如“平抛运动”，可根据需要模拟任一时刻物体运动情况和竖直自由落体运动、水平匀速直线运动的联系，将实验过程定格显示在学生面前，引导学生理解平抛运动的本质。

3．3 抽象物理过程形象化

抽象是学习物理的绊脚石，在教学过程中，合理利用多媒体可以生动、直观、形象地展示教材中的抽象知识，从而可以分解教学难点，弥补传统教学手段的不足。如电流的形成、电磁场的产生和传播、原子核的裂变和聚变等物理现象，借助计算机模拟，可以将这些“无形”的动态物理现象变为“有形现象”展现出来，让大家看到它们的变化规律。

3．4 课堂教学的信息量多、知识容量大

一节课上，学生需要吸收的知识点较多，仅由教师按教材的顺序罗列起来，学生很难把这些知识系统化。利用多媒体将杂乱的知识点串联起来，形成知识网络，教师讲成串，学生学成块。如高三物理复习课上，特别是二轮复习阶段，要在一个月的时间内将三年的学习内容复习一遍，传统的教学手段不仅不能完成教学计划，而且教学效果很差。这就要将高中物理所涉及的内容分成力、热、电、光、原五个专题，每个专题的知识形成知识链，各个专题之间的知识织成网。遇到数据处理较多的实验，要善于将数据处理和作图转化为简单的计算机操作，教学效率明显提高。

综上，我们要善于将多媒体辅助教学与传统教学有机整合，不断进行探索，寻找优化课堂教学，提高教学质量的最佳结合点。当然，理论指导还需要不断实践，随着多媒体课件的不断开发及在教学中的广泛应用，多媒体辅助教学的效果会日趋成熟。

附：课件（点击图片链接课件）

双缝干涉

例题

5