数字体验在高中物理教学中的应用

新高考改革更加关注教学模式和方法的转变，除了提倡观察、实验等探究新知的主要方式外，在讲授重难点的课堂教学中，利用数字帮助学生理解体验的教学方法也是一种重要的方式.笔者认为利用这些数字可以使抽象的物理变得直观，苦闷的物理变得有趣，能够进一步启迪学生的智慧，帮助学生建构一套生活化、实用化的物理知识体系.

一、在物理概念教学中化抽象为具体

概念在物理教学中具有举足轻重的地位，重要的物理概念大都贯穿于整个高中物理体系，概念掌握的好坏又将影响到后续的学习.然而高中的物理概念多表述成文字或抽象表达式，少用具体的数据，学生一接触概念都较不适应，我们可以借助设置一些合理的数字，让学生逐步理解物理概念.

例1学生对“加速度”这个入门概念感到抽象，很难正确的理解.为使学生能尽快适应，可以在新授课时，把加速度概念的文字表述进行转换，赋予具体的数字来引入教学.如：汽车的启动性能是汽车性能的主要技术指标之一，我们通过一系列数字来了解一下汽车的启动性能.

车型初始状态末状态经历时间跑车静止28m/s5s轿车静止28m/s12s重型卡车静止20 m/s12s

跑车和轿车哪个的启动性能好呢？学生就容易从具体的数字去分析：它们都从静止加速到28m/s，但跑车用的时间短，如果速度的变化相同，用时少的跑车启动性能好；然后自然再问：轿车和重型卡车哪个的启动性能好呢？最后再比较跑车和重型卡车：两车的速度变化量不同，而且用的时间也不同，又该怎样比较其启动性能呢？有了这些数字，学生就能循序渐进的判断启动性能，从而过渡到加速度概念的教学，学生也就能轻松的理解加速度与速度变化的快慢有关，与速度变化量无关.

二、在物理规律教学中化深奥为直观

在教学过程中，有些物理规律在教材中没有深入讨论，如果只用字母符号推导和说明，学生往往感到迷茫.我们不妨把字母赋予数字，让深奥的规律先直观明了起来再加以学习总结.

例2在“人造地球卫星”一节中，学生总认为卫星运行的速率与轨道半径的平方根成反比，轨道半径越大，卫星在轨的速率越小.然而这一结论与卫星变轨时加速远离地球，轨道半径变大的情况相矛盾，学生对卫星变轨规律感到困惑不解，为了引导突破这个难点，可以设计如下问题：为什么“第一宇宙速度”既是人造地球卫星绕地球的最大环绕速度，同时又是最小发射速度？ 人造地球卫星是如何实现从近地圆轨道Ⅰ变换到圆轨道Ⅲ？

近地卫星的环绕速度由代入地球质量M和地球半径R的数值，可得v1=7.9 km/s(第一宇宙速度)，如图1所示圆轨道Ⅰ半径最小，故环绕速度最大.当火箭把卫星由地面O点运送到P点，速度增大到7.9 km/s，可直接入轨成为近地卫星.

如果要把卫星送到更高的圆轨道Ⅲ，火箭运送卫星由O点加速到P点的速度就要更大，假设到P点的速度v2=10 km/s，则卫星需要的向心力大于万有引力，要发生离心运动，即第一次变轨.

在过了P点(近地点)后，火箭立即关闭发动机，卫星依靠惯性沿椭圆轨道 Ⅱ远离地球而去，因万有引力对卫星做负功，假设卫星由P点减速飞行到Q点(远地点)的速度

如果在Q点火箭不再加速，卫星将按椭圆轨道由Q点到P点加速回来，到P点速度仍为10 km/s；如果在Q点火箭突然加速，短时间内卫星速度由3km/s增大到v3=5km/s (圆轨道Ⅲ的假设的环绕速度5km/s要符合“越高越慢”规律)，完成第二次变轨，从Q点进入半径较大的圆轨道Ⅲ.

通过赋予几个简单的数字基本可以把卫星变轨问题生动、直观地讲清楚了.学生同时也理解了为何“第一宇宙速度”是最小发射速度，假设在P点的速度比10 km/s还大，卫星就会冲向更高的轨道.当然，发射速度超过11.2 km/s(第二宇宙速度)就要脱离地球引力束缚了.由此可见，简单的数字之间蕴含着深刻的物理原理，在赋予数字时可能不是很精确，但不能犯科学性的错误.

三、在物理实验教学中化理性为感性

高中物理实验原理通常用物理符号进行解释，教师的教学采用传授式的居多，学生往往不知所以然而被动接受、机械地记忆，我们也可将符号转换为数字，从本质上去理解和体验实验原理.

例3半偏法测电流表的内阻的原理及误差分析：如图2所示为测量电流表G的内阻Rg的电路，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，设电流表G满偏电流为Ig，电源电动势为E，内阻不计.

数字体验一设Ig=100μA、Rg约100Ω、滑动变阻器R1最大阻值为200Ω.(1)闭合S1，调节R1，使电流表满偏为100μA，假设此时R1=100Ω.(2)闭合S2，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱，使电流表半偏为50μA，然后读出电阻箱的示数R2，R2就是电流表的内阻的测量值，即认为Rg=R2.

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