“几何画板”在物理教学中的应用

2014-11-19 00:43黄师化
电脑知识与技术 2014年30期
关键词:平移几何画板物理教学

黄师化

摘要:“几何画板”在物理、数学、地理等各科教学中应用都非常广泛,在物理教学中利用“几何画板”动态演示功能可以使抽象、难解的物理实验和物理过程变得直观、形象,同时利用“几何画板”绘制的几何图形具有相应的“形”与“数”关系,能够很好的表现几何的特征。该文就“几何画板”在物理教学过程中动态演示实验、量化物理过程等方面的具体应用进行探讨。

关键词:几何画板;物理教学;平移;动画

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)30-7116-02

1 “几何画板”在物理教学中的应用背景与意义[1]

传统的物理教学是教师用粉笔、直尺、三角板和圆规等工具在黑板作图,画出来的图被固化在黑板上,不能动态描述物理运动、物理规律的变化,对于知识的理解方面,有时候学生感到有一种“被强迫信服”的感觉,加上一些抽象物理定律,影响学生对知识获得过程的体验,无法吸引学生学习兴趣,学生在课堂上被动的接受知识,主体地位难以得到体现,个性培养受到影响。美国Key Curriculum Press公司制作并出版的“几何画板”教学辅助课件制作软件,很好的解决了这个问题。它内存小、容易学习、易操作,它能够利用很少的“工具”实现无限的“组合”和“变化”,不需要花很多精力和时间来学习软件本身就能够完全掌握,“几何画板”软件强调对学科知识的演绎和理解,使抽象的知识变得直观易于理解。

2 “几何画板”在物理教学中的应用举例

2.1利用“几何画板”演示实验[2]

光学实验中,已知凸透镜成像规律如下:

制作步骤:在画板上绘制一条直线,然后在直线上绘制一条线段,将线段等分成四段并用标签工具标出各点的标签为:2f、f、f、2f;用圆工具以线段的中点为圆心绘制一个圆,过中点作线段的垂线与圆相交,选择箭头工具以中点为始端分别指向垂线与圆的两个交点绘制两个方向相反的箭头比拟成凸透镜;在直线外绘制一条平行且高于直线的平行线,在平行线上绘制一点;过该点作垂直于上箭头的空心箭头相交于一点,然后过此交点作一条以此点为始点右f点为终点的射线,过平行线上的点作一条过直线中点的射线,以该点为始端终点为直线中点作空心箭头比拟成射入光心的光线;过平行线上的点绘制平行线的垂线交直线于一点,用箭头工具由该交点和平行线上的点绘制一个方向向上的箭头;用移动箭头工具点击两条射线的交会处生成交点,过该交点作直线的垂线交直线于一点,以此点为始点两条射线的交点为终点作方向向下的箭头,将不必要的对象隐藏。

2.2量化的讨论物理过程

高中物理的一个重要的特点就是强调对物理过程的量化,因此高中物理与数学函数有着非常密切的关系,“几何画板”通过函数关系把物理过程动态地表现出来,构建出一个动态的物理过程模型,帮助学生了解物理过程。

比如力的平衡问题:放在斜面上的小球处于静止状态,此时小球所受的力是平衡的,分别所受斜面对小球的支持力T和挡板对小球的压力N以及小球的重力G,改变挡板与斜面的角度或者斜面与水平线的角度时各力将发生怎样的变化?[3]根据“三角形”原则,支持力T、压力N和重力G构成封闭的三角形。利用“几何画板”构建出三个力的几何关系(三个共在一个平行四边形上),当角度α或β发生变化时三个力将分别变化,此时利用“几何画板”的度量功能度量三个力的长度即可观察到三个力的变化。

制作步骤:用几何画板中的点、线、圆工具绘出实验场景,即斜面、挡板和圆球,根据三力T、N、G的几何关系用有向箭头表示它们。选取斜面、挡板为对象为其制作动画按钮,用以调整斜面角度α及挡板与斜面的角度β。根据各力数学关系:[Gsin(β)=Tsin(α+β)=Nsin(α)]可知N=[G?sin(α)sin(β)],T=[G?sin(α+β)sin(β)];度量斜面与水平面的角度α和挡板与斜面的角度β,计算出N、T的值。演示中,点击动画按钮调整角度大小,可以观察到三个力始终遵守“平行四边形”法则。

3 小结

通过以上详细介绍我们知道“几何画板”作为一种认知工具的特殊优势,是任何传统教学手段和模型无法比拟的。“几何画板”在课堂教学中的应用使本来复杂、抽象的物理知识变得更加鲜明、生动,有助于学生更好地了解一些概念、公式、现象等,几何画板课件对创设问题情境,开发学生智力,培养学生的创造力和探究精神,提高课堂教学效率等方面有着独特的功能,对提高学生数学素质和教师的教学能力有着重要作用,同时也对我国的素质教育起着重要的推进作用,为国家建设培养大量高素质的综合型人才。

参考文献:

[1] 张熙春.用几何画板教物理[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2] 潘天士,徐歆恺,张玮,等.中学物理课件制作实例与技巧[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 刘胜利.几何画板与微型课件制作[M]. 北京:科学出版社,2002.

[4] 杨改学.现代教育技术教程[M].兰州:甘肃教育出版社,2001.

[5] 蒋云鹏.几何画板 5.0 在教学中的深度应用[M]. 上海:上海教育出版社,2011.endprint

摘要:“几何画板”在物理、数学、地理等各科教学中应用都非常广泛,在物理教学中利用“几何画板”动态演示功能可以使抽象、难解的物理实验和物理过程变得直观、形象,同时利用“几何画板”绘制的几何图形具有相应的“形”与“数”关系,能够很好的表现几何的特征。该文就“几何画板”在物理教学过程中动态演示实验、量化物理过程等方面的具体应用进行探讨。

关键词:几何画板;物理教学;平移;动画

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)30-7116-02

1 “几何画板”在物理教学中的应用背景与意义[1]

传统的物理教学是教师用粉笔、直尺、三角板和圆规等工具在黑板作图,画出来的图被固化在黑板上,不能动态描述物理运动、物理规律的变化,对于知识的理解方面,有时候学生感到有一种“被强迫信服”的感觉,加上一些抽象物理定律,影响学生对知识获得过程的体验,无法吸引学生学习兴趣,学生在课堂上被动的接受知识,主体地位难以得到体现,个性培养受到影响。美国Key Curriculum Press公司制作并出版的“几何画板”教学辅助课件制作软件,很好的解决了这个问题。它内存小、容易学习、易操作,它能够利用很少的“工具”实现无限的“组合”和“变化”,不需要花很多精力和时间来学习软件本身就能够完全掌握,“几何画板”软件强调对学科知识的演绎和理解,使抽象的知识变得直观易于理解。

2 “几何画板”在物理教学中的应用举例

2.1利用“几何画板”演示实验[2]

光学实验中,已知凸透镜成像规律如下:

制作步骤:在画板上绘制一条直线,然后在直线上绘制一条线段,将线段等分成四段并用标签工具标出各点的标签为:2f、f、f、2f;用圆工具以线段的中点为圆心绘制一个圆,过中点作线段的垂线与圆相交,选择箭头工具以中点为始端分别指向垂线与圆的两个交点绘制两个方向相反的箭头比拟成凸透镜;在直线外绘制一条平行且高于直线的平行线,在平行线上绘制一点;过该点作垂直于上箭头的空心箭头相交于一点,然后过此交点作一条以此点为始点右f点为终点的射线,过平行线上的点作一条过直线中点的射线,以该点为始端终点为直线中点作空心箭头比拟成射入光心的光线;过平行线上的点绘制平行线的垂线交直线于一点,用箭头工具由该交点和平行线上的点绘制一个方向向上的箭头;用移动箭头工具点击两条射线的交会处生成交点,过该交点作直线的垂线交直线于一点,以此点为始点两条射线的交点为终点作方向向下的箭头,将不必要的对象隐藏。

2.2量化的讨论物理过程

高中物理的一个重要的特点就是强调对物理过程的量化,因此高中物理与数学函数有着非常密切的关系,“几何画板”通过函数关系把物理过程动态地表现出来,构建出一个动态的物理过程模型,帮助学生了解物理过程。

比如力的平衡问题:放在斜面上的小球处于静止状态,此时小球所受的力是平衡的,分别所受斜面对小球的支持力T和挡板对小球的压力N以及小球的重力G,改变挡板与斜面的角度或者斜面与水平线的角度时各力将发生怎样的变化?[3]根据“三角形”原则,支持力T、压力N和重力G构成封闭的三角形。利用“几何画板”构建出三个力的几何关系(三个共在一个平行四边形上),当角度α或β发生变化时三个力将分别变化,此时利用“几何画板”的度量功能度量三个力的长度即可观察到三个力的变化。

制作步骤:用几何画板中的点、线、圆工具绘出实验场景,即斜面、挡板和圆球,根据三力T、N、G的几何关系用有向箭头表示它们。选取斜面、挡板为对象为其制作动画按钮,用以调整斜面角度α及挡板与斜面的角度β。根据各力数学关系:[Gsin(β)=Tsin(α+β)=Nsin(α)]可知N=[G?sin(α)sin(β)],T=[G?sin(α+β)sin(β)];度量斜面与水平面的角度α和挡板与斜面的角度β,计算出N、T的值。演示中,点击动画按钮调整角度大小,可以观察到三个力始终遵守“平行四边形”法则。

3 小结

通过以上详细介绍我们知道“几何画板”作为一种认知工具的特殊优势,是任何传统教学手段和模型无法比拟的。“几何画板”在课堂教学中的应用使本来复杂、抽象的物理知识变得更加鲜明、生动,有助于学生更好地了解一些概念、公式、现象等,几何画板课件对创设问题情境,开发学生智力,培养学生的创造力和探究精神,提高课堂教学效率等方面有着独特的功能,对提高学生数学素质和教师的教学能力有着重要作用,同时也对我国的素质教育起着重要的推进作用,为国家建设培养大量高素质的综合型人才。

参考文献:

[1] 张熙春.用几何画板教物理[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2] 潘天士,徐歆恺,张玮,等.中学物理课件制作实例与技巧[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 刘胜利.几何画板与微型课件制作[M]. 北京:科学出版社,2002.

[4] 杨改学.现代教育技术教程[M].兰州:甘肃教育出版社,2001.

[5] 蒋云鹏.几何画板 5.0 在教学中的深度应用[M]. 上海:上海教育出版社,2011.endprint

摘要:“几何画板”在物理、数学、地理等各科教学中应用都非常广泛,在物理教学中利用“几何画板”动态演示功能可以使抽象、难解的物理实验和物理过程变得直观、形象,同时利用“几何画板”绘制的几何图形具有相应的“形”与“数”关系,能够很好的表现几何的特征。该文就“几何画板”在物理教学过程中动态演示实验、量化物理过程等方面的具体应用进行探讨。

关键词:几何画板;物理教学;平移;动画

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)30-7116-02

1 “几何画板”在物理教学中的应用背景与意义[1]

传统的物理教学是教师用粉笔、直尺、三角板和圆规等工具在黑板作图,画出来的图被固化在黑板上,不能动态描述物理运动、物理规律的变化,对于知识的理解方面,有时候学生感到有一种“被强迫信服”的感觉,加上一些抽象物理定律,影响学生对知识获得过程的体验,无法吸引学生学习兴趣,学生在课堂上被动的接受知识,主体地位难以得到体现,个性培养受到影响。美国Key Curriculum Press公司制作并出版的“几何画板”教学辅助课件制作软件,很好的解决了这个问题。它内存小、容易学习、易操作,它能够利用很少的“工具”实现无限的“组合”和“变化”,不需要花很多精力和时间来学习软件本身就能够完全掌握,“几何画板”软件强调对学科知识的演绎和理解,使抽象的知识变得直观易于理解。

2 “几何画板”在物理教学中的应用举例

2.1利用“几何画板”演示实验[2]

光学实验中,已知凸透镜成像规律如下:

制作步骤:在画板上绘制一条直线,然后在直线上绘制一条线段,将线段等分成四段并用标签工具标出各点的标签为:2f、f、f、2f;用圆工具以线段的中点为圆心绘制一个圆,过中点作线段的垂线与圆相交,选择箭头工具以中点为始端分别指向垂线与圆的两个交点绘制两个方向相反的箭头比拟成凸透镜;在直线外绘制一条平行且高于直线的平行线,在平行线上绘制一点;过该点作垂直于上箭头的空心箭头相交于一点,然后过此交点作一条以此点为始点右f点为终点的射线,过平行线上的点作一条过直线中点的射线,以该点为始端终点为直线中点作空心箭头比拟成射入光心的光线;过平行线上的点绘制平行线的垂线交直线于一点,用箭头工具由该交点和平行线上的点绘制一个方向向上的箭头;用移动箭头工具点击两条射线的交会处生成交点,过该交点作直线的垂线交直线于一点,以此点为始点两条射线的交点为终点作方向向下的箭头,将不必要的对象隐藏。

2.2量化的讨论物理过程

高中物理的一个重要的特点就是强调对物理过程的量化,因此高中物理与数学函数有着非常密切的关系,“几何画板”通过函数关系把物理过程动态地表现出来,构建出一个动态的物理过程模型,帮助学生了解物理过程。

比如力的平衡问题:放在斜面上的小球处于静止状态,此时小球所受的力是平衡的,分别所受斜面对小球的支持力T和挡板对小球的压力N以及小球的重力G,改变挡板与斜面的角度或者斜面与水平线的角度时各力将发生怎样的变化?[3]根据“三角形”原则,支持力T、压力N和重力G构成封闭的三角形。利用“几何画板”构建出三个力的几何关系(三个共在一个平行四边形上),当角度α或β发生变化时三个力将分别变化,此时利用“几何画板”的度量功能度量三个力的长度即可观察到三个力的变化。

制作步骤:用几何画板中的点、线、圆工具绘出实验场景,即斜面、挡板和圆球,根据三力T、N、G的几何关系用有向箭头表示它们。选取斜面、挡板为对象为其制作动画按钮,用以调整斜面角度α及挡板与斜面的角度β。根据各力数学关系:[Gsin(β)=Tsin(α+β)=Nsin(α)]可知N=[G?sin(α)sin(β)],T=[G?sin(α+β)sin(β)];度量斜面与水平面的角度α和挡板与斜面的角度β,计算出N、T的值。演示中,点击动画按钮调整角度大小,可以观察到三个力始终遵守“平行四边形”法则。

3 小结

通过以上详细介绍我们知道“几何画板”作为一种认知工具的特殊优势,是任何传统教学手段和模型无法比拟的。“几何画板”在课堂教学中的应用使本来复杂、抽象的物理知识变得更加鲜明、生动,有助于学生更好地了解一些概念、公式、现象等,几何画板课件对创设问题情境,开发学生智力,培养学生的创造力和探究精神,提高课堂教学效率等方面有着独特的功能,对提高学生数学素质和教师的教学能力有着重要作用,同时也对我国的素质教育起着重要的推进作用,为国家建设培养大量高素质的综合型人才。

参考文献:

[1] 张熙春.用几何画板教物理[M].北京:清华大学出版社,2002.

[2] 潘天士,徐歆恺,张玮,等.中学物理课件制作实例与技巧[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 刘胜利.几何画板与微型课件制作[M]. 北京:科学出版社,2002.

[4] 杨改学.现代教育技术教程[M].兰州:甘肃教育出版社,2001.

[5] 蒋云鹏.几何画板 5.0 在教学中的深度应用[M]. 上海:上海教育出版社,2011.endprint

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