翟 剛 王莉萍 林曉琳

北京師范大學(xué) 北京 100875

Working model運(yùn)動(dòng)仿真在物理教學(xué)中的應(yīng)用

翟 剛 王莉萍 林曉琳

北京師范大學(xué) 北京 100875

簡(jiǎn)單介紹Working model軟件的功能以及在物理教學(xué)中的應(yīng)用，它既可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，同時(shí)也可以對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。本文結(jié)合一些簡(jiǎn)單的實(shí)例做出說(shuō)明。

Working model 運(yùn)動(dòng)仿真 物理教學(xué)

Working model主要是用于機(jī)械原理設(shè)計(jì)和分析，是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的軟件，可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，同時(shí)也可以對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析。軟件提供了很多簡(jiǎn)單模型，其主要以二維圖形的形式展現(xiàn)出來(lái)，具有生動(dòng)直觀的特點(diǎn)。Working model動(dòng)畫功能很強(qiáng)大，并且具有直觀特點(diǎn)，在教學(xué)中可以很好的激發(fā)學(xué)生的興趣。當(dāng)然所關(guān)注的不僅是它動(dòng)畫效果完美，更重要的是它在分析整個(gè)物理過(guò)程中物理量的變化情況、物體運(yùn)動(dòng)軌跡等，同時(shí)學(xué)生可以根據(jù)自己思考的模型設(shè)計(jì)過(guò)程，還可以把MATLAB和Excel連結(jié)在一起。在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性的思維和提高學(xué)生的創(chuàng)新性能力方面有很好的作用。

一、Working model 運(yùn)行環(huán)境及計(jì)算機(jī)要求

Window System

? Microsoft Windows 95/98/ME/2000/XP/ Vista/Windows7

? 1 GB RAM Minimum（內(nèi)存）

? 60 MB disc space（硬盤空間）

? CD-ROM drive Design（光驅(qū)）

二、Working model功能簡(jiǎn)介

Working model提供了大量的二維模型物體，其基本形狀有圓形、方塊、多邊形、桿等，可以根據(jù)自己的需要改變研究對(duì)象的性質(zhì)，比如密度、質(zhì)量大小、體積、剛性以及帶電荷量多少等。可以設(shè)置初始位置運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如速度、力、加速度、摩擦因素、空氣阻力設(shè)置、重力加速度設(shè)置等。在設(shè)置過(guò)程中學(xué)生可以選擇物理模型，比如在研究空氣阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，學(xué)生可以選擇阻力大小與物體速度成正比，也可以是二次正比和其它的公式，可以設(shè)置阻尼系數(shù)。

三、幾個(gè)簡(jiǎn)單例子分析

1.彈簧振子的振動(dòng)

圖1 豎直方向上彈簧振子的振動(dòng)

2.有空氣阻力時(shí)自由落體

圖2 空氣阻力對(duì)自由落體的影響

3.牛頓第二定律

圖3 牛頓第二定律

四、結(jié)束語(yǔ)

Working model可用在物理運(yùn)動(dòng)仿真教學(xué)中，可以輔助分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各物理量變化情況，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。適合學(xué)生用來(lái)自主研究，建立物理模型，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

[1]Working model 2D[EB/OL]. http://www. workingmodel.com

[2]顧艷紅.基于Working Model 2D運(yùn)動(dòng)仿真的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2008，2

[3]陳小紅.虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，17

2010-10-09

翟剛，在讀師范生。王莉萍，在讀博士研究生，中教高級(jí)。林曉琳，在讀碩士研究生。

北京師范大學(xué)物理系理科基地“本科生科研訓(xùn)練項(xiàng)目”。