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论动画在物理实验中的运用
论动画在物理实验中的运用 “物理学上新的突破常常是通过新的实验技术的发展，从而促进科学 技术的革命，形成新的生产力。物理实验的方法、思想、仪器和技术已经被普遍 应用于各自然领域和技术部门。”这是绝大多数人对物理实验概括的评价。对于 物理实验中的演示实验与学生实验，《全日制义务教育物理课程标准》是这样要 求的：“观察现象，进行演示和学生实验，能够使学生对物理事实获得具体、明 确的认识，这是理解概念和规律必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实 验能力、培养实事求是的科学态度、引起学习兴趣具有重要的作用。因此，要大 力加强演示和学生实验。” 通过演示和学生实验，可以培养学生的突验能力，促使他们明确实验 目的，理解实验原理和方法，学会正确使用仪器进行观察和测量，会控制实验条 件、排除实验故障，会分析、处理实验数据并得出正确结论，了解误差和有效数 字的概念，会独立地写出简要的实验报告。由此可见，物理实验在物理教学中的 确很重要。那么，在物理教学中，能否用Flash动画完全替代实验呢？答案必然 是否定的――Flash动画是人为的动画，它与实物的运动不同。事实上，在实验 中经常出现各种误差，而Flash动画为了追求完美、准确，往往会刻意规避误差。下面以“单摆”的实验来进行说明：
如图1为一“单摆”，我们用单摆测量当地的重力加速度g。对于这个实 验，引入误差的原因有：①米尺和停表本身不准确；
②对仪器的操作不准确；
③ 仪器读数不准确；
④摆线的质量不为零；
⑤摆钟体积不为零；
⑥摆角的大小不好 把握；
⑦空气存在浮力和阻力；
⑧支点的状态；
⑨支架震动或空气的流动；
⑩摆 线的伸长。
这其中，有一些属于系统误差，有一些属于偶然误差，显然，物理实 验中的误差是不可避免的。但Flash动画只要程序设计好，输入一组实验数据， 就会有一个相应的重力加速度的值，若直接呈现给学生，就会使他们对观察结果 产生怀疑。同时，这种减小误差的做法严重违反了实验应实事求是的本质。但在 实际教学中，许多教师都没有意识到这一点，而是直接用Flash代替了实验演示， 致使学生的学习效率偏低。
对于上面这种现象，在示范课、公开课、优质课的评比中最为常见。
笔者曾经参加市级教研活动，听了六盘水市举行的优质课评比中获高中组一等奖的两节优质课。总的来说，这两节课都上得非常精彩，课堂上，新的教学观念、 教学手段都充分地体现了出来。但笔者认为这两节课在实验的处理上都存在一个 小小的不足：
其中，一位老师上的内容为“牛顿第一定律”。这一节内容要介绍伽利 略的理想实验及推论，如图2。
教学时，需要用到上面3个图来说明伽利略的推论。这一过程的关键 点是：小球能否由A点运动到达同一水平高度的B点。教材中强调“如果没有摩擦， 小球将上升到原来的高度”，显然没有摩擦，这个推论就不可能成立。此外，小 球在运动的过程中还要受空气阻力的作用，因此，我们推断小球能由A点运动到 同一水平高度的B点要满足不受空气阻力和斜面光滑的条件，这用实验根本是没 办法证明的，所以是一个理想实验。但在教学过程中，授课教师用一个Flash动 画来把这个实验进行了证明。笔者认为，这会对学生产生误导，让他们认为这个 理想实验在现实生活中是可能完成的，会导致其在今后的实验过程中缺乏严谨、 求实的态度。
另一位教师上的内容是“牛顿第二定律”，这节内容对于实验就显得格 外重要，需要用实验证明两个结论：①对质量相同的物体来说，物体的加速度与 作用在物体上的力成正比。②在相同力的作用下，物体的加速度与物体的质量成 反比。对于这两个实验，授课教师同样用了一个动画来完成，如图3。
笔者认为，对于以上实验，如果教师在课堂上能给学生演示一下，或 指导学生完成这一实验，那就可以同时训练学生安装、调整和操作实验装置的技 能。因此，在教学中，Flash动画演示只能作为一种辅助手段，但要真正提高学 生的实验能力，教师还应为学生尽可能地提供实验机会。即 应该看到，多媒体教学是人类智慧的结晶和体现，它最终是服务于人 类的，但在大力推进多媒体教学的同时，绝不应该丢弃传统教学模式中一些行之 有效的方法。就物理学科而言，多媒体教学中的虚拟实验绝不可完全替代实物实 验。
