物理仿真实验的应用背景

物理是门实验的科学，物理定律的发现无不依赖实验。物理学习当然也离不开实验。在目前的物理实验教学中，由于实验仪器复杂、精密与昂贵，往往不能允许学生自行设计实验参数、反复调整仪器，这对学生自行设计实验参数、反复调整仪器，这对学生剖析仪器性能和结构、理解实验的设计思想和方法是很不利的。大学物理仿真实验可在相当程度上弥补实验教学上这方面的缺陷。
大学物理仿真实验通过计算机把实验设备、教学内容、教师指导和学生的 *** 作有机地融合为一体，通过对实验环境的模拟，加强学生对实验的物理思想和方法、仪器的结构及原理的理解，并加强对仪器功能和使用方法的训练，培养设计思考能力和比较判断能力，可以达到实际实验难以实现的效果，实现了培养动手能力，学习实验技能，深化物理知识的目的。

1．通过对实验环境的模拟，使未做过实验的学生通过仿真软件对实验的整体环境、所用仪器的整体结构能建立起直观的认识。仪器的关键部位可拆卸，可解剖进行调整并实时观察仪器的各种指标和内部结构的动作，增强了熟悉仪器功能和使用方法的训练。
2．在实验中仪器实现了模块化，学生可对提供的仪器进行选择和组合，用不同的方法完成同一实验目标，培养学生的设计思考能力和对不同实验方法的优劣、误差大小的比较、判断能力。
3．通过深入解剖教学过程，设计上充分体现教学思想的指导，使学生必须在理解的基础上认真思考才能正确 *** 作，克服了实际实验中出现的盲目 *** 作和实验走过场现象的缺点，使学生切实受益。
4．对实验的相关理论进行了演示和讲解，对实验的历史背景和意义，现代应用等方面都作了介绍，使仿真实验成为连接理论教学与实验教学，培养学生理论与实践相结合思维的一种崭新教学模式，可使实验教学的内涵在时间和空间上得到延伸。
5．实验中待测的物理量可以随机产生，以适应同时实验的不同学生和同一学生的不同次 *** 作。对实验误差也进行了模拟，以评价实验质量的优劣。
6．具有多媒体配音解说和 *** 作指导，易于使用。
目前，由中国科学技术大学研制、高等教育出版社出版的《大学物理仿真实验Ⅱ》教学软件，相关实验可网上下载（或向实验指导教师索取），方便学生利用仿真实验对相应的实验内容进行预习与拓展训练。
典型成果：
中国科技大学人工智能与计算机应用研究室由王晓蒲教授、霍剑青教授负责，93年从事大学教学软件的研究与开发，1995年由高等教育出版社出版大学物理计算机仿真实验软件，该软件是国际上第一套虚拟现实型的教学软件，在国际和国内都产生了较大影响。该项目96年获中国科学院教学成果一等奖，97年获国家级教学成果一等奖，同年列入国家九五重点科技攻关计划。97年受英国国家教委邀请作为英中交流项目赴英国八个著名大学巡回展示交流，98年代表中国教育技术最新成果赴联合国教科文组织大会展示，99年受日本应用物理学会邀请赴日本学会大会展示，98~2001年受邀请赴美国、英国、日本、澳大利亚等地交流展示，2001年再次获得国家级教学成果一等奖。目前在国内400多所大学应用了这套软件。英文版本在香港大学、香港中文大学、香港城市大学、香港理工大学、台湾大学等著名高校获得应用。
教育部、中科院都非常关心研究室的发展，教育部部长陈至立、中科院院长路涌祥等都来研究室指导工作。教育部领导评价我们的研究工作时说：“这是推动物理实验教学改革迈出的重大步伐，并取得显著效果，在全国起了示范作用。”。
1、 近几年获得省部级以上教学成果奖奖项7项
(1) 1997年，“大学物理仿真实验 (for dos)”获中国科学院教学成果一等奖
(2) 1997年“大学物理仿真实验 (for windows第一部分)”获教育部全国优秀教学软件二等奖
(3) 1997年，“大学物理仿真实验 (for dos)”获国家级教学成果二等奖
(4) 1999年，“大学物理仿真实验 (for windows 第二部分)”获安徽省优秀CAI成果一等奖
(5) 1999年，“物理学CAI”获安徽省优秀CAI成果一等奖
(6) 2000年，“大学物理实验的改革与实践”获安徽省优秀教学成果特等奖
(7) 2001年，“大学物理实验教学的改革与实践”获国家级教学成果一等奖
2、 作为我们的教学成果近几年研制开发的教学软件有17部
(1) “大学物理仿真实验for windows ”（第一部分）
(2) “大学物理仿真实验for windows ”（第二部分）
(3) “大学物理”
(4) “基础物理学CAI”
(5) “大学物理仿真实验for DOS”
(6) “大学物理仿真实验2010版” （包含40个常见大学物理实验）
在学校“九五”经费支持下，研究室96年创建了国内外第一个物理仿真虚拟实验室。包括香港地区的香港大学，香港中文大学，香港城市大学等以及内地400多所大学应用了“大学物理仿真实验for Windows”，相继建立了物理仿真教学实验室。99年我们又推出了《大学物理虚拟实验远程教学系统》，香港大学、香港中文大学、北京邮电大学、北京航天大学等近二十所大学在Internet网上开设了远程物理实验教学课，并被列为教育部远程教学试点课程。《大学物理实验》98年被评为教育部首批创名牌课程，与新体系配套的物理实验教材作为教育部面向21世纪教材和国家“九五”重点教材于2000年由高等教育出版社出版。
采用基于组件技术开发的“大学物理仿真实验2010版”可让学生自由组合 *** 作实验仪器搭建设计性实验方案，在实际教学中得到广泛应用 。

不可以。
仿真物理实验室，平板为什么不能碰撞功能，设置考虑重力作用，考虑质点间电荷吸引，考虑质点间万有引力，考虑模拟质点的碰撞，考虑相对论，显示坐标，不可以，不能使用。

实验，指的是科学研究的基本方法之一。根据科学研究的目的，尽可能地排除外界的影响，突出主要因素并利用一些专门的仪器设备，而人为地变革、控制或模拟研究对象，使某一些事物（或过程）发生或再现，从而去认识自然现象、自然性质、自然规律。
☆重视物理实验
物理学习最忌讳不重视实验，甚至不做实验，只凭主观臆断。这往往会“失之毫厘，谬以千里”。 VCM仿真实验认为作为实验性很强的学科，“大概”、“差不多”、“估计”等词语是不应该出现在物理中的。自己亲手所做的实验往往印象是比较深的。比如在通常情况下，人们往往认为触电是与电势有关的。如果亲自做过人体带电的试验后，就会发现人体带上几十万伏的电势也不会触电，从而知道触电是由于有电流通过人体而发生的。如果自己没有实验平台的话也可以借助VCM仿真实验的仿真物理实验室来做实验。
☆端正学习态度
对于中学生来说，不论是亲手 *** 作，还是老师演示，必须端正学习态度。千万不要只图实验好玩，如果你抱着这种态度去实验，是掌握不好所学的物理知识的。
在用仿真物理实验室做实验前要做好预习。为了使实验 *** 作能准确和顺利达到预期效果，必须进行预习。预习时要明确实验目的，弄懂实验中用到的有关理论，熟悉所使用的仪器(注意仪器的型号)，了解实验步骤和应注意的事项。
☆注意实验中的观察与思考
在用VCM仿真实验的仿真物理实验室做实验过程中，为了进行正确的思维活动，必须认真观察，并在观察中进行深入思考，这样才能加深对基础知识的理解，而新的发现和创造也往往产生于观察与思考中。如在引入“牛顿第一运动定律”前做有关演示时，当观察了同一高度处的小车从斜面上分别经过毛巾、棉布、木板表面时运动的距离不同后，我们应自觉地思考：小车在不同的水平面上运动的距离大小跟什么有关当小车在水平面上运动、摩擦力很小时，运动的距离很大吗当小车在光滑的平面上(无阻力)运动时，运动的距离将有多远经过观察、思考、推理，加深对定律的理解。
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☆做好实验的分析与总结
在用VCM仿真实验的仿真物理实验室实验时，仅仅记下一些物理量的大小和实验现象是不够的，还需要将测得的数据进行归纳整理，由表及里、去粗取精，运用数学工具(如代数法和图像法)，总结出物理规律。
☆写好实验报告
实验报告的内容包括：实验名称、实验目的、主要原理、关键性步骤、数据的记录(表格)、运算和结果、误差分析、回答问题。实验报告要字迹清楚，段落分明，实验目的、原理、步骤要用自己的语言简练地写明，数据记录要齐全、真实，表格要合理清楚，回答问题要反映出自己在实验中的切身体会。物理和实验不可分割，如果养成勤于实验的好习惯，通过实验加深对物理知识的理解，你会发现物理其实是一门既易学又有趣的学科。而且VCM仿真实验的仿真物理实验室可有效提高学生们的物理成绩，也可以使用仿真化学实验室来提高化学成绩。

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