易化物理在高一物理教學中的應用研究

曹盼+白少民

摘 要： 集計算、作圖和動畫于一體的教育軟件“易化物理（ePhysics）”，用于高一物理習題探究、實驗數據處理、運動過程模擬和積分思想演示，將物理學的重要概念、規律和典型習題可視化，為高一學生搭建平臺，使其較好地完成抽象知識的認知.

關鍵詞： 易化物理；可視化；高一物理；教學研究

在學習高中物理時，很多高一學生還處在從形象思維向抽象思維的過渡期.實際上，對于復雜的新領域知識的學習，即使是大學生也需要從形象思維開始[1].易化物理是筆者針對高中物理的重難點使用C++和wxWidgets自主開發[2]的一個理論思維可視化的軟件，與動輒上百兆的商業軟件相比它是一個輕型平臺軟件（安裝包不到5M）方便使用.本文介紹其在高一物理習題探究、實驗數據處理、運動過程模擬和微積分思想演示中的應用.

將鼠標放在軌跡與x軸的交點上，利用坐標拾取功能在狀態欄查看得：x=3.67，y=0.01，即可認為當初速度為5m/s時，估計射程為3.67m（誤差約0.01m）.拖動工具欄左側的滑桿增大k值，直到軌跡與參考線相交，此時k=8.2，如圖1（b）所示.現保持k不變，將m減小到40，得軌跡與x軸的交點為x=8.28， y=0.01，即此時的射程約為8.28m，比45°拋射角時略大，圖1（c）所示.進一步改變m試驗得，鉛球從1.6m高度以8.2m/s的速率拋出，當傾角為40°時射程最大.這樣的探究不僅直觀有趣，還可以進一步鼓勵學生用數學推導結論.

2 利用易化物理擬合實驗數據

常見的數據處理軟件（如Excel或WPS表格）能夠直接擬合很多數據曲線，但大都不支持橢圓擬合，這里采用易化物理的動態曲線進行直觀擬合，在教學中取得了較好的演示效果.

例2 擬合水星的運動軌跡

水星繞太陽運動的軌道數據[3]見表1，θ表示水星與太陽的連線和水平直線的夾角（單位：角度），d表示水星與太陽的距離（單位：一個天文學單位AU）.

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5 反思與展望

易化物理（ePhysics）是筆者結合多年的學習和教學實踐，并參考主流教育軟件的功能，逐漸構思、設計開發出來的“教學研”一體化的平臺軟件.實踐表明，教學是個性化的過程，教師更需要工具軟件和資源創意[5].易化物理不要求全面和完整，它強調的是片段和創意.在易化物理中，各種基本的數學函數都是那么的親切、有著強大的魔力.實際上，各種基本功能組合在一起（系統）可以實現的創意到底有多少，有時真的無法想象，需要進一步研究和分享.

參考文獻：

[1]Paul Eggen， Don Kauchak.Educational Psychology： Windows on Classrooms， （6th Edition） [M].西安：陜西師范大學出版社，2005.

[2]曹盼.C/C++在分析小氣球運動中的應用[J].物理教師，2013（12）： 68-69.

[3]保羅·齊澤維茨等著，錢振華等譯.物理原理與問題[M].杭州：浙江教育出版社，2008.

[4]束炳如，何潤偉主編.普通高中課程標準實驗教科書物理[M].上海，上海科技教育出版社，2007.

[5]金陵.需求導向：突破視頻開發瓶頸——《微課程教學法：我畢生的教育情感之三》[J].中國信息技術教育，2016（17）：22.endprint