物理仿真实验室-实例

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1、 “金科华仿真实验室”中学物理仿真实验运动学与力学部分（学习实例）一、仿真实验初步例1：平抛运动实验目的：1.熟悉金科华“仿真物理实验室”界面和使用；2.初步学会金科华用“仿真物理实验室”制作物理课件的一般方法。3.能制作如下图所示的一个小球 “平抛运动”的仿真实验，并将其转换为课件。实验方法与步骤：1.启动金科华的“仿真物理实验室”。2.“新建”实验区，“设置”实验区的坐标尺寸（为10米），“设置”实验区的环境参数（重力加速度：9.8m/s2,最小扫描时间：0.0001s,每脉冲扫描次数：100次）。3.添加运动对象（小球），设置小球的的质量（1mk）、半径（1m）、水平方向的初速度（Vx=

2、20m/s）。4.单击“运行”按钮，小球开始做平抛运动；配合使用“暂停”和“停止”按钮，便于实验的观察。5.获取实验数据：方法一：利用“闪照”功能输出实验数据。设置“闪照”周期（5s），选择“进行闪照处理”和“闪照时间显示”，以及选择“闪照高级设置”中的“Vx分量值”、“Vy分量值”、“速度矢量”和“加速度矢量”，重复步骤4。方法二：利用“实时数据输出”获取实验数据。单击“实时数据输出”按钮，设置“运动对象1”小球为实时数据输出对象，设置实验区环境参数“暂停时刻”的时间（1s），重复步骤4。6.使用“创建模版”添加单行“动态注释”（平抛运动），设置其字体、字号和颜色等文字修饰。7.“保存”仿真

3、实验（仿真实验例1-平抛运动.exp），再分别将其保存为“图片”、“动画”“编译成可执行文件”和“生成网页课件”等文件。实验小结：（制作过程总结）1.新建一个实验项目，根据具体的实验要求，确定坐标的位置，并设置坐标的比例；2.点击工具栏上的“设”按钮 ，在“实验设置”对话框中对实验的大环境和一些参数进行设置。3.从创建模板中，选择器件，放在实验区中，并设置它们的属性；4.恰当的使用各种的数据输出的方法；5.运行课件，调整参数。例2：单摆实验目的：1.制作如下入所示的“单摆”仿真实验；2.学会使用“实验数据曲线”测量实验数据。实验方法与步骤：1.启动金科华的“仿真物理实验室”。2.“新建”实验区

4、，“设置”实验区的坐标尺寸（为10米），“设置”实验区的环境参数（重力加速度：9.8m/s2,最小扫描时间：0.001s,每脉冲扫描次数：100次）。3.添加运动对象（小球），设置小球的的质量（10kg）、半径（1m）、初位移（X=25.5m，Y=32.3m）、水平方向的初速度（Vx=5m/s），在“动态显示高级设置”中，选中“显示速度矢量”和“加速度矢量”。4.添加“悬挂细绳”，设置固定端坐标X（25.5m）、Y（0m）和摆长（32.3m）。5.单击“运行”按钮，小球开始做单摆运动；配合使用“暂停”和“停止”按钮，便于实验的观察。6. 使用“实验数据曲线”工具测量实验数据。打开“实验数据曲线

5、”对话框，进行“对象设置”（选择“运动对象1”）和“坐标”设置（起始时刻=0s，终止时刻=25s，纵坐标变量为位移X、起始值=0m、比例=10，横坐标变量为时间T，起始值=0s、比例=5），以及“时域设置”（起始时刻=0s、终止时刻=25s）。单击“运行”按钮，配合“暂停”和“停止”按钮，开始测量数据。数据测量：改变摆长，在“实验数据曲线”的单摆振动图中读出振幅的X坐标值、振幅X和周期Tn，填入下表中。摆长L（m）10 m m32.3 m m m振幅X（m）振幅X（m）周期Tn（s）测量误差平均误差7.计算误差:根据单摆周期公式计算各摆长的周期，在计算其周期的测量误差=-Tn，最后计算其平均测

6、量误差，并将计算值填入上表中。8. “保存”仿真实验（仿真实验例2-单摆.exp），再分别将其保存为“图片”、“动画”“编译成可执行文件”和“生成网页课件”等文件。实验小结：（制作过程总结）1.新建一个实验项目，根据具体的实验要求，设置实验环境参数。2.添加单摆球体和摆线，并进行参数设置。3.设置“实验数据曲线”中的参数，便于实验数据测量；4.改变单摆的摆长，测量不同摆长下单摆的周期；5.实验数据记录与计算；6.保存仿真实验，以及生成各种类型的课件。例3：研究胡克定律实验目的：1.制作如下入所示的“胡克定律”仿真实验；2. 初步学习变量和程序在仿真物理实验室中的使用。实验方法与步骤：1.“新建

7、”实验区，“设置”实验区的坐标尺寸（为0.5米），“设置”实验区的环境参数（最小扫描时间：0.0001s,每脉冲扫描次数：100次）。2.添加运动对象（小球），设置小球的质量（1kg）、半径（0.05m）、初位移（X=0.8m，Y=0m），在“动态显示高级设置”中，选中“显示弹簧的弹力”。3.添加“悬挂弹簧”，设置固定端坐标X（0m）、Y（0m）和原长（1m）、倔强系数（100N/m）。4. 在小球的“运动对象设置”窗体中设置x位移和y位移“为参数定义变量”x和y。5. 在“变量编辑器”窗体中定义几个相关的变量如下：“d”用于表示小球到坐标原点的距离；“dl”表示弹簧的伸长；变量“f”表示弹簧

8、的弹力。6. 在“程序编辑器”窗体。输入以下程序：7. 用动态注释，把程序中的计算结果在实验区中输出。创建两个“注释设置”对话筐，分别输入以下注释：“弹簧伸长 = dl 米”，“弹簧弹力 = 弹簧的伸长*倔强系数 = f 牛顿”。8. 单击“运行”按钮，小球开始做简谐振动；配合使用“暂停”和“停止”按钮，便于观察实验现象和输出的数据。9.“保存”仿真实验（仿真实验例3-研究胡克定律.exp），再分别将其保存为“图片”、“编译成可执行文件”和“生成网页课件”等文件。实验小结：（制作过程总结）通过这个例子的学习，初步学会在仿真物理实验室中使用变量和程序的方法。例4：摩擦力实验目的：1.制作如下入所

9、示的“摩擦力”仿真实验；2.学会使用“变量曲线”在仿真物理实验中获取数据的方法。实验方法与步骤：1.“新建”实验区，“设置”实验区的坐标尺寸（为0.5米），“设置”实验区的环境参数（重力加速度：9.8m/s2,最小扫描时间：0.0005s,每脉冲扫描次数：100次）。2.添加“平板”，设置固定端坐标X（1.5m）、Y（0.5m），其它如图所示。3.添加运动对象“滑块”，其设置如图，在滑块的“参数定义变量”中将 “速度Vx分量”设置为vx。4. 添加“变量曲线”，设置“横坐标比例”（0.2），“纵坐标比例”（1），“曲线1”的X为t（时间轴），Y为vx（速度轴）。5.使用“程序编辑器”编辑“系统

10、时钟事件”代码如下：判断1:如果( vx=0 )则执行暂停结束判断16. 单击“运行”按钮，滑块开始做匀减速直线运动；配合使用“暂停”和“停止”按钮，便于观察实验现象和输出的数据。7.“保存”仿真实验（仿真实验例4-摩擦力.exp），再分别将其保存为“图片”、“编译成可执行文件”和“生成网页课件”等文件。实验小结：（制作过程总结）通过这个例子的学习，初步学会在仿真物理实验室中使用“变量曲线”输出和测量数据。例5：匀速直线运动实验目的：1.制作如下所示的“匀速直线运动”仿真实验；2.学会使用“背景图”和“运动对象的贴图”的使用方法；3.学会用“辅助点”改变运动对象参数的方法。实验方法与步骤：1.

11、“新建”实验区，“设置”实验区的坐标尺寸（为10米）， “放置底图”如上图所示，实验区的环境参数（最小扫描时间：0.0001s,每脉冲扫描次数：100次）。2.添加“运动对象”，设置固定端坐标X（-10m）、Y（9m），并具有初速度Vx=5米/秒，“使用贴图”如上图所示。在“参数定义变量”中将 “位移X分量”设为x，“速度Vx分量”设为v。4. 在“变量编辑器”中“添加”变量a（汽车初始位置）和xa（汽车行驶路程）。5.在“程序编辑器中”输入如下语句：判断1:如果(ax)则执行a=x 结束判断1xa=x-a6.添加“动态注释”为“汽车行驶的速度=v米/秒，距离=xa米，时间=t秒。”。7.添加“辅助点”，其设置如右图所示（注：用鼠标拖动辅助点的矢量箭头，可以改变该矢量相关联的变量的值变化，这里就是改变汽车的速度）。8. 单击“运行”按钮，汽车开始做匀减速直线运动；配合使用“暂停”和“停止”按钮，便于观察实验现象和输出的数据。9.“保存”仿真实验（仿真实验例5-匀速直线运动.exp），再分别将其保存为“图片”、“编译成可执行文件”和“生成网页课件”等文件。实验小结：（制作过程总结）通过这个例子的学习，学会使用“背景图”和运动对象的“贴图”来创建实验情境，初步学会在仿真物理实验室中使用“辅助点”调节运动对象的某个变量或参数值，使其课件具有更好的交互性。