物理模擬論文范文
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第1篇
[關(guān)鍵詞]：物理實(shí)驗(yàn)；模擬法；對象模擬；相似模擬；過程模擬；模擬放大
模擬法是通過設(shè)計(jì)與原型（自然現(xiàn)象或過程）相似的模型，并利用該模型來間接地研究原型規(guī)律的方法。它隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，是人類認(rèn)識世界和改造世界最基礎(chǔ)的方法之一。此法應(yīng)用于物理教學(xué)可使事過境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象或過程在實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn)，可將現(xiàn)象簡化或進(jìn)行時(shí)空的放大、縮小，可對那些既不能打開，又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行研究。特別是解決那些尚無簡單有效的儀器可演示的實(shí)驗(yàn)，模擬法則成了一種重要的輔助手段。
物理實(shí)驗(yàn)中的模擬法，根據(jù)其特點(diǎn)及主要功能，并結(jié)合本人教學(xué)實(shí)踐，分為以下四類。
一、對象模擬
就是用放大或縮小了的、相似的，而又能反映事物某方面規(guī)律的客觀實(shí)體來代替研究對象的方法叫對象模擬。
對象模擬的設(shè)計(jì)思想主要在于下述兩種情況：其一是為了突出客觀實(shí)體的主要矛盾和本質(zhì)特征，摒棄次要的非本質(zhì)因素，使研究對象從客觀實(shí)體中直接抽象出來。如質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想氣體、彈簧振子、點(diǎn)電荷、純電阻、理想變壓器等理想模型，以及天體運(yùn)動模型，微觀結(jié)構(gòu)等幾何相似模型。在研究二極管的單向?qū)щ娦詴r(shí)，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用對象模擬法，用自行車氣門和進(jìn)水閥門來模擬單向門。如此，不但加深對“單向性”的認(rèn)識，而且激發(fā)了興趣，開闊了思路。其二是為了解釋某些行為和特征而建立起來的模擬。如地球因自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的科里奧利力比較抽象，在地理課中亦有提及。我們不妨取一只舊的橡皮藍(lán)球（或地球儀）來模擬地球自轉(zhuǎn)，然后將紅墨水從上往下滴落在轉(zhuǎn)動的“地球”表面。此時(shí)即可明顯看到水痕西邊呈擴(kuò)散狀，從而令人信服的說明北半球南流沖刷西岸這一自然現(xiàn)象。
二、物理相似模擬
在科學(xué)研究和工程技術(shù)的許多領(lǐng)域中，人們常常希望利用模擬試驗(yàn)來代替對實(shí)際現(xiàn)象的研究，以便使我們可能在一定程度上預(yù)言某些在目前尚無法達(dá)到的條件下出現(xiàn)的情況。例如用水代替石油研究其在管道中的運(yùn)動，把設(shè)計(jì)好的收音機(jī)縮小成模型放在風(fēng)洞中試驗(yàn)其特性等。其特點(diǎn)即模擬與原型遵循同樣的物理規(guī)律，故稱為物理相似模擬。
巷理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“失重和超重模擬實(shí)驗(yàn)”，“蘿卜”馬德堡半球，帕斯卡裂桶，用帶電的肥皂泡在豎直電場中的平衡進(jìn)行“密立根油滴實(shí)驗(yàn)”的模擬，以及十分壯觀的“可樂瓶水火箭”等，均是物理相似模擬的范例。
電場線是用來形象地描述電場的假想的曲線。做好“電場線”的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M，對實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)十分重要。因此我們可利用感應(yīng)起電機(jī)、清潔過的彩色絲線（可從舊的錦旗上取得）、金屬鋁板（即老式平行板電容器）等器材對“電場線”加以形象模擬。制作時(shí)只需將鋁板按自己需要劃出小方格，約1cm2間隔打一細(xì)孔（能穿過絲線即可），然后每孔穿上絲線背面打結(jié)，穿好后，將絲線剪成1寸多長左右，（力求整齊一致），過長，易互交結(jié)，不便演示。將兩金屬板平行豎直放置，固定在絕緣支柱上。兩板用導(dǎo)線連接至起電機(jī)上。搖起起電機(jī)，立即可見絲線飛起指向另一板，模擬勻強(qiáng)電場的電場線，十分直觀，且全班學(xué)生均可見。如果供電充足，將在兩板邊緣產(chǎn)生放電，每放一次電，絲線產(chǎn)生振動跳躍，確是課堂一大“景觀”。
三、過程模擬
把具體物理過程純粹化、理想化，并根據(jù)其本質(zhì)特征而設(shè)計(jì)的一種模擬叫過程模擬。其特點(diǎn)是過程簡化，易于控制。
氣體壓強(qiáng)的分子運(yùn)動論觀點(diǎn)，通常采用雨滴打傘等面來類比。這種大量分子對器壁連續(xù)碰撞的過程，如果用豆（或沙）落在平衡天平一端倒扣著的托盤底上的現(xiàn)象來模擬，就顯得直觀生動了。布朗運(yùn)動的模擬，裝有鐵屑的試管模擬鐵棒的磁化和退磁等都是過程模擬的成功例子。
電子技術(shù)中半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理，電子運(yùn)動易理解，空穴導(dǎo)電則抽象，課堂教學(xué)中如用“空位置”的運(yùn)動來作一現(xiàn)場過程模擬，無疑會使學(xué)生茅塞頓開。分析曲線運(yùn)動的思想方法——運(yùn)動的分解和合成是個(gè)難點(diǎn)，可以平拋運(yùn)動為突破口，在演示有關(guān)實(shí)驗(yàn)后，用“慢鏡頭”的方法，手持粉筆頭邊走（模擬水平勻速直線運(yùn)動）邊沿自身前方，從上向下加速下移，以此模擬平拋運(yùn)動，既簡單明了，又便于分析。理解機(jī)械波的形成過程是本章教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)，運(yùn)用模擬器材，以紐扣狀的物體來表示振動的質(zhì)點(diǎn)，通過搖轉(zhuǎn)，使質(zhì)點(diǎn)繞平衡位置上下振動，而整體波形向外傳遞，邊演示邊分析，效果很好。
熱學(xué)中的統(tǒng)計(jì)方法和光本性的幾率概念，由于受課堂教學(xué)時(shí)間的限制，怎樣從個(gè)別事件的無規(guī)律過渡到大量事件的有規(guī)律，成了模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，在教學(xué)中采用全同等可能過程，在不同時(shí)刻的空間比較可以等效變換成同一時(shí)刻不同狀態(tài)的比較的方法，讓全班同學(xué)同時(shí)擲幣若干次，然后統(tǒng)計(jì)比較下列情況“國徽”朝上的次數(shù)：（1）某同學(xué)；（2）某小組同學(xué)；（3）全班同學(xué)。從而使學(xué)生既突破了難點(diǎn)又受到一次生動的方法論教育。
四、模擬放大
在物理概念和規(guī)律教學(xué)中，學(xué)生往往對那些不易觀察或不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的規(guī)律，因缺乏形象的感性材料而引起思維障礙。模擬放大正是采用空間放大和時(shí)間放大的方式，抓住本質(zhì)特征，展現(xiàn)其生動直觀形象，從而促進(jìn)思維順利進(jìn)行。
液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系學(xué)生比較陌生，可以通過模擬放大的方法加以演示，讓學(xué)生加深印象。具體方法是：把灌足有色水的氣球跟各部分粗細(xì)不同，且在粗細(xì)不同的地方有豎直小側(cè)管的水平玻璃管連接，讓豎直小側(cè)管管口向上。由于氣球膜的收縮力對水產(chǎn)生的水壓使氣球內(nèi)的水通過玻璃管流出，這時(shí)我們看到，水在各個(gè)側(cè)管中上升的高度不同，接玻璃管粗處側(cè)管的水面升得較高，接玻璃管細(xì)處側(cè)管的水面升得較低，這說明流動液體的壓強(qiáng)在管道細(xì)的地方比粗的地方小，而在同一管道中，管道細(xì)的地方液體流速大，管道粗的地方液體流速小，故實(shí)驗(yàn)表明：液體流速大處壓強(qiáng)小，液體的流速小處壓強(qiáng)大。
如果我們用手?jǐn)D壓氣球，這時(shí)看到玻璃管中水的流速加大，同時(shí)所有小側(cè)管中的水面下降；松手停止擠壓氣球，可看到玻璃管中水的流速變小，同時(shí)所有小側(cè)管中的水面上升。用這個(gè)方法，我們可以演示，液體流速大時(shí)壓強(qiáng)小，流速小時(shí)壓強(qiáng)大。
液體表面張力實(shí)驗(yàn)中的“水面浮針”，學(xué)生感到新奇，但在分析受力時(shí)往往錯(cuò)誤認(rèn)為表面張力與重力平衡，經(jīng)指出后又不理解沿液體表面作用的力并沒有作用在針上。究其原因是學(xué)生在形成概念過程中缺乏直觀材料。為此，用一只較大的氣球，充入少量氣體，然后在上面放一根小鐵棒，以此來模擬放大液面浮針，并指出液體表面張力同橡皮膜的張力，只作用在它們的表面，并沒有作用在針（或棒）上，作用在針上的是因液體表面張力而產(chǎn)生的液面對針的支持力。通過令人信服的實(shí)驗(yàn)還使學(xué)生進(jìn)一步明確：表面張力的作用是保持液面不分裂。
力的分解，關(guān)鍵是根據(jù)力產(chǎn)生的效果來確定分力的方向。其中三角支架是典型的問題，在教學(xué)中教師由兩個(gè)同學(xué)配合，一個(gè)同學(xué)用手撐著腰，另一個(gè)同學(xué)在手的肘部用力豎直往下拉，讓他感受力的作用效果。在講摩擦力的方向時(shí)，用長毛板刷來模擬放大物體的運(yùn)動趨勢，一目了然。
第2篇
1．優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量
考慮到針對物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少，但內(nèi)容多，重點(diǎn)和難點(diǎn)多，而學(xué)生動手能力較弱，過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況，整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，逐步減少理論學(xué)時(shí)，增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識，融入新技術(shù)的應(yīng)用，以理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。
2．教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)
全國各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材，由童詩白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解，邏輯性強(qiáng)，知識點(diǎn)豐富，學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多，由童詩白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。
3．核心突出內(nèi)容的取舍
模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路，而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號較為微弱的模擬信號，所以要進(jìn)行信號的放大，這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí)，現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源，所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路，此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知，主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源，尤其是放大電路部分。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
1．教學(xué)方法多元化
在選擇教學(xué)方法的時(shí)候，要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識，以調(diào)動學(xué)生的主觀能動性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí)，我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中，也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法，教師只有善于提出問題，才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考，變被動接收為主動學(xué)習(xí)。
2．充分利用仿真軟件
因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式，如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識，枯燥的形式會讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn)，進(jìn)而對電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí)，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中，可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測量，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動性，有助于加強(qiáng)課堂互動，激發(fā)和調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。
三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
1．實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
首先在開展實(shí)驗(yàn)之前，在理論課堂上通過多媒體課件，使學(xué)生們對常用電子儀器、半導(dǎo)體元器件、實(shí)驗(yàn)箱等有直觀認(rèn)識，并進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)其興趣。其次針對不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，采取不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)形式。
第3篇
情景模擬教學(xué)法也是高職教學(xué)物流管理教學(xué)過程中的一種常見教學(xué)方式，其本意是模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的情景來展示教學(xué)過程中所要展示的內(nèi)容，爭取讓專業(yè)理論知識與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系在一起。情景模擬教學(xué)又可以衍生出一種模擬仿真的培訓(xùn)方法，如果條件允許的前提下，可以布置逼真的環(huán)境、任務(wù)以及情節(jié)。甚至可以在模擬的過程中制造管理沖突、突發(fā)事件等等。學(xué)生可以在這個(gè)過程中選擇自己想要擔(dān)任的角色。讓自己全身心的投入到角色扮演的過程中，并在扮演角色之后提出自己對于物流管理相關(guān)問題的看法以及觀點(diǎn)，這樣的教學(xué)方法雖然對于時(shí)間以及資源的消耗比較大，但是教學(xué)環(huán)境逼真，基本與實(shí)際環(huán)境一致，能夠起到很好的教學(xué)效果。例如：在《倉儲物流管理》的教學(xué)過程中，就十分適合使用情景教學(xué)法來進(jìn)行課程內(nèi)容的講解，首先，老師要在課前對學(xué)生的角色進(jìn)行篩選和編排，比如，物流司機(jī)、庫管、信息錄入員、衛(wèi)生清潔人員、倉庫經(jīng)理助理等等，學(xué)生按照對應(yīng)的角色，在不同的位置進(jìn)行現(xiàn)場情景的模擬并展示，最好提前設(shè)計(jì)好臺詞以及對白，列好出入庫的清單等。讓學(xué)生在完全接近實(shí)際工作的過程中對專業(yè)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣才能夠幫助學(xué)生做到真正的學(xué)以致用。
二、任務(wù)驅(qū)動型物流管理教學(xué)方法的應(yīng)用
任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)方法主要通過老師指定既定的目標(biāo)而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中一切活動圍繞目標(biāo)而展開，帶有強(qiáng)烈的目的性。讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中不在盲目，學(xué)生因?yàn)橛心繕?biāo)的存在而為了目標(biāo)而努力和探索，而在這個(gè)探索的過程中又獲得強(qiáng)烈的認(rèn)同感以及成就感，這樣的管理教學(xué)方式能夠有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、思考分析、問題解決的過程中，從而真正的提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及創(chuàng)新學(xué)習(xí)的開拓精神。任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式主要步驟為：任務(wù)設(shè)計(jì)——學(xué)生自主學(xué)習(xí)探索——結(jié)果評估——課后思考與拓展，四個(gè)步驟為和新的，老師通過科學(xué)合理的任務(wù)布置來控制課堂的教學(xué)節(jié)奏并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)探索興趣。在設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中，首先要考慮到學(xué)生的認(rèn)知能力以及學(xué)習(xí)特點(diǎn)，然后有針對性的設(shè)計(jì)具體的教學(xué)內(nèi)容，難度不能太高，使學(xué)生遙不可及而失去興趣，又不能太低，使學(xué)生簡簡單單就完成任務(wù)，這樣又失去了應(yīng)有的教學(xué)效果。只有難度適中，才能充分激發(fā)學(xué)生的鉆研精神以及創(chuàng)造力。在實(shí)際教學(xué)過程中，可以首先將班級內(nèi)的學(xué)生分為幾組，每組成員最好少于5人，然后老師根據(jù)教學(xué)大綱設(shè)定相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，但是不同組之間的教學(xué)任務(wù)也要進(jìn)行一定的區(qū)分。比如，5人小組可以給予5個(gè)小任務(wù)，或者是2兩個(gè)大任務(wù)，這些都可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但是務(wù)必要求學(xué)生全員參與，并且討論的過程也要制定適當(dāng)?shù)囊?guī)則，防止課堂教學(xué)過程中出現(xiàn)偏離主題的討論，浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間，降低教學(xué)質(zhì)量，但是規(guī)則的制定也不能夠太死板，使得學(xué)生的討論內(nèi)容毫無新意，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況來制定，避免教學(xué)進(jìn)程過于死板。
三、結(jié)束語
