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(xí)題探究、實驗數(shù)據(jù)處理、運動過程模擬和積分思想演示，將物理學(xué)的重要概念、規(guī)律和典型習(xí)題可視化，為高一學(xué)生搭建平臺，使其較好地完成抽象知識的認(rèn)知.

關(guān)鍵詞： 易化物理；可視化；高一物理；教學(xué)研究

在學(xué)習(xí)高中物理時，很多高一學(xué)生還處在從形象思維向抽象思維的過渡期.實際上，對于復(fù)雜的新領(lǐng)域知識的學(xué)習(xí)，即使是大學(xué)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(fā)[2]的一個理論思維可視化的軟件，與動輒上百兆的商業(yè)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(xí)題探究、實驗數(shù)據(jù)處理、運動過程模擬和微積分思想演示中的應(yīng)用.

將鼠標(biāo)放在軌跡與x軸的交點上，利用坐標(biāo)拾取功能在狀態(tài)欄查看得：x=3.67，y=0.01，即可認(rèn)為當(dāng)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(cè)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(xiàn)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(dāng)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(xué)生用數(shù)學(xué)推導(dǎo)結(jié)論.

2 利用易化物理擬合實驗數(shù)據(jù)

常見的數(shù)據(jù)處理軟件（如Excel或WPS表格）能夠直接擬合很多數(shù)據(jù)曲線，但大都不支持橢圓擬合，這里采用易化物理的動態(tài)曲線進行直觀擬合，在教學(xué)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(shù)據(jù)[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(xué)單位AU）.

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5 反思與展望

易化物理（ePhysics）是筆者結(jié)合多年的學(xué)習(xí)和教學(xué)實踐，并參考主流教育軟件的功能，逐漸構(gòu)思、設(shè)計開發(fā)出來的“教學(xué)研”一體化的平臺軟件.實踐表明，教學(xué)是個性化的過程，教師更需要工具軟件和資源創(chuàng)意[5].易化物理不要求全面和完整，它強調(diào)的是片段和創(chuàng)意.在易化物理中，各種基本的數(shù)學(xué)函數(shù)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(tǒng)）可以實現(xiàn)的創(chuàng)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(xué)出版社，2005.

[2]曹盼.C/C++在分析小氣球運動中的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理[M].上海，上?？萍冀逃霭嫔?，2007.

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