高中物理《机械振动和机械波》课件制作综述，本文主要内容关键词为：机械波论文,课件制作论文,高中物理论文,机械论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
创新点
本课件由界面、各个知识点网页和Flash动画三部分构成。
界面由html网页组成。主要分为两个框架：左边是Windows XP风格的可伸缩的竖式菜单，它提供了本课件各个内容的链接，便于操作，一目了然；右边窗口是显示课件各个内容的区域；当点击左边菜单的超级链接后，所选的内容或Flash动画就显示在右边的框架内。这样，该课件既可以用来授课，又便于学生在校园网上浏览自学和网络远程教学。
1.网页部分图文并茂，归纳和总结了机械振动和机械波基本的知识点。
2.Flash动画部分是本课件的核心部分。演示了机械振动和机械波较为复杂的运动和现象（如图1～图5）。
图1
●教学内容分析与教学策略
简谐运动中回复力特点及相关物理量——位移、速度、加速度的变化规律，机械波的形成原因及传播过程的特征是高中物理机械振动机械波这部分内容的两大难点。尽管教师在上新课时对简谐运动中每个物理量都逐一分析，但还是有不少学生在面对具体问题，特别是对这些物理量的方向变化讨论时，把它们混淆在一起。简谐运动研究的是单个质点的运动，而波动要求学生理解并想象多个质点同时又不同步运动的情况以及这种运动在空间的传播，这对高中学生是有相当难度的。学生很容易产生质点随波迁移的错觉，从而由质点振动推断波的传播，或由波的传播推断质点运动就产生困难。有的学生甚至会把振动图像和波动图像混淆起来。波的叠加和干涉就变得更糊涂了。
图2
图3
造成上述现象的根源是学生心中没有明确的物理概念，没有建立清晰准确的物理运动模型。究其原因无非两个。首先，由于课堂教学试验器材演示的效果不佳，有时过程太快，稍纵即逝，观察不清晰；有时受到干扰不稳定，得出错误观察结果。学生的观察角度往往也不好，有时注意力也不一定集中在点上，看不出细节。其次，有些现象，如波的叠加干涉找不到好的实验器材来演示，教师单纯依靠语言很难描述清楚。
针对这样的情况，用合适的多媒体动画来再现整个运动过程，展示运动细节，更容易使学生建构清晰、准确、可靠的物理模型，形成明确的物理概念。恰当的多媒体动画是突破教学难点的利器。
●设计思路及表现手法
课件总的目的是为了使学生建构清晰、准确、可靠的物理模型，形成明确的物理概念，对多媒体课件有以下要求。
①能完整清晰地再现整个运动过程，展示运动细节。
②科学准确，直观清晰，生动形象。
③多个重要物理量可以灵活设置，以便得到预期的演示效果。
④界面友好，操作方便，既可以让教师上课演示，也可以方便学生自主探究。
由于课件设计的主要目的是为了突破难点，它的使用时机应该在新课知识点分析之后的综合巩固阶段，或者是复习运用阶段。所以简谐运动动画设计去掉一些次要的细节，把最重要的物理量：位移、回复力、速度、加速度、动能势能的变化过程同时演示出来。鼠标拖动弹簧振子开始振动，一键暂停，方便观察某时刻的运动状态。解决学生综合分析时对这些物理量的混淆问题。波的传播设计成集成度比较高的形式，设置两个波源，波长、波速、振幅、相位都可以设置，可以方便地演示波的传播、波的叠加和干涉、波的反射、驻波的形成、拍等运动形式。有可任意拖动的五条参考线，与其重合的质点变为红色，以便观察某个质点的振动。这样有利于学生透过现象认识机械波传播的本质，建立一个清晰、准确、可靠的物理模型。
图4
教师和学生都是课件的使用者。为了让教师在课堂上灵活使用动画，简谐运动，横波运动，纵波运动，水波干涉等都设计成单独的动画形式。为了方便学生自主学习探究，把各个Flash动画插到网页中，并在网页中增加了一些基础知识的讲解，学生通过左边的导航菜单可以自由选择学习内容。横波运动动画中可以通过菜单选择预先设置的演示内容自动设置参数，方便老师使用。这些参数也可以任意设置，创设学生探究未知现象的情景，激发学生探究兴趣。
●内容结构与艺术布局
课件的内容结构是按照高中物理“机械振动机械波”的课程知识顺序安排的，其中适当增加趣味性知识，如波浪的形成，拓展学生的知识面，提高物理素养。课件的整体是网页，分左右两个部分，左边是导航菜单，右边是知识点讲解和Flash动画演示。
图5
Flash动画风格一致，黑色背景，浅色动画内容居中，控制界面靠下且控制按钮尽量少。这样操作方便，观察清晰，视觉干扰少。在“简谐运动”动画中，弹簧振子固定在木纹框架上，下方有刻度清晰的坐标尺。动画的驱动采用鼠标直接拖动振子的方法提高动画的仿真度。所有矢量用动态箭头表示，标量用动态饼图表示，更加形象直观。“横波运动”动画的控制采用菜单选择、进度条拖动和动态文本框输入相结合的方式，这样无论你出于什么样的目的使用课件，都会有一个良好的人机界面。
●元件要素与技术处理
1.简谐运动
主要元件：静态元件有支架和标尺（如图6）。动态元件有：弹簧振子和向量箭头（如图7、图8）。
图6
图7
图8
动画的实现原理如下。
弹簧振子球心横坐标属性
，
是小球平衡位置，W是预先设置的常量，小球可以被横向拖动，当鼠标释放时，距离的改变量
被赋给A，t归零。每个Flash时钟周期运行t=t+a，实现振子坐标位置周期性运动，直到按下按钮执行stop命令为止。
位移箭头起点在乎衡位置长度等于Acos(ωt)；回复力、加速度、速度等向量箭头的起点位置绑定振子球心横坐标，回复力、加速度的大小属性按-kAcos(ωt)比例缩放，速度按kAsin(ωt)比例缩放。
2.横波运动
主要元件：质点小球与参考线（如图9）。
图9
动画的实现原理如下。
质点小球根据设置动态生成，质点和参考线经过碰撞检测决定是否改变颜色，控制面板主要起参数设置作用，不再赘述。
●课件评价及反思
这个机械振动机械波课件2003年制作至今已经好几年了，也用过多次。暴露出一些问题：第一，由于“简谐运动”和“横波运动”集成度较高，给首次使用课件的陌生用户带来不清楚如何操作的麻烦。专家多次指出应该在课件中配上简单明了的使用说明，但由于种种原因至今未补上，感觉很惭愧。第二，内容安排过于平直，导致学生使用课件自主学习达不到预期效果。很多学生只是看个热闹，没有发现问题，引发思考。我想如果在课件中设置一些问题情境，或者建立由浅入深具有难度梯度的任务，让学生带着问题，具有目的地进行探究效果会更好。
点评
突破教学难点是中学物理教学中应用课件的根本目的，设计制作课件应以能突破难点为原则。《机械振动和机械波》是高中物理最难教的内容之一，虽然教材中安排了不少实验，学生学习起来仍感到非常困难。课件《机械振动和机械波》在很大程度上能解决教学中的难题。
本课件是一个基于Web页的积件式的课件，组合了多个小积件，基本涵盖了机械振动和机械波在教学中所需的全部内容。教师和学生操作简单，也方便二次开发，具有极大的通用性。任何版本的教材，任何地区的师生，只要是学习这部分内容，都可方便地使用本课件。
每个积件都采用交互式动画，充分发挥了Flash中Action Script的强大功能，演示了较为复杂的运动和现象。操作时，可设置参数来改变条件，按钮控制也很方便，动画可见度较大、形象直观，能展示抽象的物理过程，使学生建构清晰、准确的物理模型，形成明确的物理概念。这也是课件最精彩的部分。
课件实用性强，既可用在每节课堂实际实验教学之后的分析巩固阶段，也可在章节复习时使用，还可以放到网上供学生课后自主学习。
总体而言，本课件能帮助学生观察物理现象，分析实验结果，总结出规律，突破难点，达到辅助教学的目的。当然，课件也有不完美之处，正如作者的反思，要是有一个使用说明，那就更好了。
（点评人：NOC活动评委 占正奎）