仿真物理实验室

1、仿真物理实验室从入门到精通1. 仿真物理实验室简介仿真物理实验室是南京金华科软件有限公司自主开发的具有世界先进水平的物理教学软件平台。软件可以运行在win95、win98、window2000、NT等操作系统中。仿真物理实验室是面向中学，针对物理学科进行设计的，她把物理定律内置在软件中，与学科紧密结合。她操作简单，交互性强。是物理教师得力的课件制作工具，优秀的物理课堂教学平台，和学生的探索性学习平台。仿真物理实验室为您提供了一个实验器具完备的综合性实验室，供您任意驰骋，您可以亲自动手创建您所能想象的所有实验和物理模型。现在仿真物理实验室有三个部分：主模块（包含力学、运动及动力学等内容）部分、光

2、学部分和电学部分。基本函概了中学物理中80%的内容。每个部分都为您提供了充分的物理器件和物理环境。您只需要搭建器件，并设置器件的属性就能完成您所想的创作。例如：运动及动力学中的自由落体运动、平抛运动、单摆、人造地球卫星、带电粒子在磁场中的圆周运动等；光学中的平面镜反射、介质对光线的折射和全反射、凸透镜成像等；电学中的串联与并联电路、伏安法测电阻等。用仿真物理实验室创建的物理模型不但可以向您展示动画，更可以为您提供多样的实验实时数据。您还可以使用辅助分析工具，对实验数据进行分析。  仿真物理实验室的操作非常简单。用她来制作物理课件，一般不会超过十分钟，有些简单的课件，例如：平抛运动，几

3、乎花一分钟就可以完成。 无论是教师制作课件、物理课堂上的现场应用、学生用于探索性的学习，仿真物理实验室都是一个不可多得的好工具。仿真物理实验室推出后，受到了广大一线教师和学生的高度评价。2001年1月软件通过了由，全国中小学计算机教育研究中心组织的鉴定，并得到了中心的推荐。很多教师利用她来制作课件并用于课堂，使物理课堂更加丰富活泼；更有教师在引导学生利用软件进行自主的学习。仿真物理实验室在广大教师的关心和帮助下，正在成为中学物理学科的专业化，标准化的教学平台。2. 软件的总体创作概念和制作课件的思路仿真物理实验室与其它的多媒体课件制作工具不同，她完全从物理学科的角度出发，您所要考虑的

4、是物理学的本身而不用太多考虑计算机方面的东西。首先在大脑中构件一个物理模型，然后用仿真物理实验室为您提供的器件把它搭建出来就可以了。例如做一个自由落体的实验，运行仿真物理实验室的主模块，首先新建一个实验；然后确定坐标的位置，设置比例尺；再放上一个运动对象，最后再设置“考虑重力的作用”，这样就可以运行实验了。仿真物理实验室的电学部分和光学部分也是这样的。您只要在实验区中摆放和连接相关的实验器件就可以了。例如在光学部分中做一个平行光经凸透镜会聚的例子，您首先在实验区中放一个凸透镜，然后再在凸透镜前放上一束光线，再按下动态运行按钮，光路图就自动的绘制出来了。3. 从入门到精通现在，您已经大概的了解了

5、仿真物理实验室，下面我们将通过一起制作若干的例子来加深对软件的了解，并最终精通仿真物理实验室。仿真物理实验室由三个部分组成：主模块（包含力学、运动及动力学等内容）部分、光学部分和电学部分。我们将逐个的由浅入深的进行讲述。（1） 主模块这是仿真物理实验室的主体部分。函概的范围比较广泛，包含了力学、直线运动、运动定律、曲线运动、万有引力定律、机械能、动量、机械振动、带电粒子在电磁场中的运动等章节的内容。主模块中为您提供了大量的器件，供您任意的搭建，组合物理模型。实验中的数据可以实时输出。主模块中还有变量和程序的功能，更能让您随心所预的制作优秀的课件。仿真物理实验室主模块的界面如下：在主菜单的下面是

6、工具栏；界面中间的区域是实验区；竖直的窗体是创建模板，里面有很多的实验器件。用仿真物理实验室制作课件，主要的工作就是从创建模板中选择器件，把它们放置在实验区中，并设置它们的属性。工具栏的按钮功能如下：现在您可能还不太清楚，这些按钮的具体用途。不要着急，下面我们就来开始做一个简单的例子。通过这个例子您将更加了解仿真物理实验室，并初步学会她的使用。一先来做一个简单的例子，例1 平抛运动这是中学物理中一个典型的实验和物理模型。也是教学中的重点。我们这就开始：1 点击工具栏上的新建按钮，或从主菜单中点击文件à新建。这时在实验区中，出现了一个十字交叉线，并且跟随着鼠标一起移动。这个十字交叉线就

7、是实验中的坐标，首先我们要确定把这个坐标原点放在什么位置上。在这个实验中，我们让小球从实验区的左上方开始水平向右抛出，所以就把坐标原点放在靠近左上方的位置。在实验区的左上方点击一下鼠标左键。2 这时弹出了“坐标比例设置”窗体。 在这个窗体中，我们要根据具体的实验给这个坐标设置一个比例尺。在这个平抛运动的例子中，我们设置那样的屏幕距离为10米。按确定按钮。提示:在做平抛运动时，设置成10比较合适，在大尺度，如地球卫星中，1e7比较合适，在小尺度，如原子模型中，1e-8比较合适。请根据具体实验场景的大小选择适当的比例。3 现在实验的坐标已经确定了。在实验区的右边弹出了一个竖直的窗体，这就是“创建模

8、板”。在创建模板中您可以看到很多的实验器件。在这个实验中我们需要一个“运动对象”。在创建模板中点击一下 按钮。再在实验区中点击一下鼠标左键。这样就把这个运动对象放置在了实验区中。请您注意界面下方状态栏中的提示，她会给你实时的帮助。4 这时弹出了“运动对象设置”窗体。在这个窗体中，我们对这个运动对象进行设置。质量：1千克；半径：1米（为了显示时的清楚）；初位移都设置成0；并设置水平方向的初速度vx：15米/秒。再按确定按钮。5 现在我们看到在实验区中有了一个小球。要让它做平抛运动，还需要在实验环境中考虑重力的作用。点击工具栏上的 按钮。弹出了“实验设置”对话筐，在这个对话筐中我们可以对实验的大环

9、境及一些参数进行设置。在平抛运动的实验中，我们要考虑重力作用，所以选中“考虑重力作用”，然后确定。6 下面我们就可以运行实验了。用鼠标点击工具栏上的运行按钮 。小球便开始做平抛运动了。这个简单的例子就完成了。操作确实很简单吧！您可能会觉得这个例子太简单、太枯燥了。好，下面我们就来慢慢的完善这个平抛运动。对实验的数据进行输出，是仿真物理实验室的特有功能之一。如何把运动中各种各样的参数表现出来呢？仿真物理实验室提供了多种数据输出的方法。方法一.利用“实时数据”窗体，动态输出实验数据。如果实验仍在运行中，点击工具栏上的停止按钮 停止实验。用鼠标点击工具栏上的“实时数据输出”按钮 。然后在实验区中点击

10、这个小球。在弹出的“实时数据输出设置”对话筐中，点击“确定”按钮。再运行实验。实验中运动对象的各种实时数据就从“实时数据”窗体中动态的表现出来了。方法二.利用运动对象的闪照功能，在闪照时，输出实验数据或矢量。用鼠标右键点击实验区中的那个小球，在弹出的菜单中 选择“属性”。弹出了“运动对象设置”窗体。在窗体的右下方选中“进行闪照处理”，在这个实验中，我们设置“闪照周期”为0.5秒，选中“闪照点显示时间”。再点击“闪照高级设置”按钮。这时会弹出“闪照高级设置”对话筐。在“闪照高级设置”对话筐中，有位移、速度、加速度、力等各种数值和矢量可供选择输出。黑色的是数值，蓝色的是矢量。在这个实验中，我们选择

11、“Vx分量值”、“Vy分量值”、“速度矢量”和“加速度矢量”。然后确定。再点击“运动对象设置”中的确定按钮。再次运行实验，带有闪照效果的平抛运动课件就做出来了。 方法三.利用“实验数据曲线”窗体输出各种实验参数的曲线，例如：速度随时间的变化的曲线。方法四.利用变量与程序功能，用单行注释输出数据。方法五.使用辅助点器件，输出数据或矢量等。在下面的例子中我们会由浅入深的教会您如何使用这些方法。恰当的使用这些数据输出的方法可以使您做的课件更具专业性和实用性。您可以对这个平抛运动的课件再进行一些修饰。加入一些注释等。在“创建模板”的最下方，有两种注释可以选择。一种是动态注释 ，另一种是多行注释。动态注

12、释一般用于输出单行的注释，注释中可以带有变量，在实验运行中可以动态的显示出变量的数值，也可以当做按钮来使用。在下面的例子中会具体的说明它的使用。在这个课件中，我们用动态注释来输出一行注释性的文字。在创建模板中点击一下 按钮。再在实验区中要放置注释的位置上点击一下鼠标左键。这样就把这个注释放置在了实验区中。输入一些文字，并选择字体，再按确定按钮。 现在这个课件就制作完成了。您可以把它保存下来，点击工具栏上的 按钮。您也可以把这个课件编译成可以独立运行的可执行程序；或生成网络课件，在IE浏览器中运行；您也可以，把课件插入到word、powerpoint、Authorware等软件中。在“发布课件”

13、一章中，将具体的说明如何去做。总结：恭喜您，您已经入门了！通过这个简单课件的制作，您已经学会了用仿真物理实验室制作物理课件的一般方法。总的来说制作的过程是这样的：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 ，在“实验设置”对话筐中对实验的大环境，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。二.仿真物理实验室主模块中的器件。在讲述更多的例子之前，我们将向您介绍主模块中为您提供的各种器件。了解了这些器件的用途后，您就可以更加灵活的使用它们，用它们来搭建

14、更多的实验和物理模型。1. 运动对象： 运动对象是运动的载体，也是我们研究的对象。在运动及动力学实验中运动对象是不可缺少的。在自由落体、平抛运动中它可以作为单纯的质点；在验证动量守衡的实验中它可以作为有半径的小球；在加速电场实验、带电粒子在磁场中的运动实验中它又可以作为带有电荷的粒子。自由设定它的参数，您可以得到灵活的应用。运动对象可以显示成一个小球，也可以在运动对象上贴上一幅小图，显示成飞机汽车等。运动对象的参数设置窗体如下图：2. 滑块： 滑块是只能放在平板或斜面上的运动对象，和平板、斜面配合使用。在同一平板上的滑块之间可以发生碰撞。滑块还可以放在斜面上。滑块与平板、斜面之间可以设置摩擦系

15、数。3. 平板： 水平的板，可以在水平方向上滑动。在上面可以放置滑块。平板与地面之间可以设置摩擦系数。4. 斜面： 可以水平滑动的斜面，上面可以放置滑块。斜面的倾斜方向和倾斜角度都可以设置。斜面与地面之间可以设置摩擦系数。5. 辅助点： 辅助点是仿真物理实验室中一个重要的辅助对象。可以在辅助点上动态的显示变量的矢量。它与程序配合使用可以达到十分好的视觉效果与分析效果。通过绘制辅助点的轨迹，可以展现出任意变量的变化曲线。在一些例子中，将详细的说明它的妙用。6. 点电荷： 点电荷是只带有一定电量的实验器件。实验中它固定不动，对带电的运动对象（例如带电小球、质子、电子等）产生吸引或排斥的力的作用。在

16、研究库仑定律、电力线、电场强度、电势能等的物理模型中都要使用到点电荷。7. 万有引力质心： 万有引力质心只有质量，根据万有引力定律对运动对象产生吸引力。它本身是不会运动的。例如：在人造卫星的实验中，可以用它来模拟地球。在地球绕太阳的运动中，它可以模拟太阳。8. 匀强电场： 匀强电场是实验区中的一个矩形区域，区域中的电场强度处处相等，电场强度可以自由设置，电场方向在0360的范围内可以任意设置。带有电量的运动对象在匀强电场中将受到电场力的作用。在电场对带电粒子的加速与偏转实验中就要使用到匀强电场。把匀强电场和匀强磁场组合在一起，更可以设计出粒子加速器、荷质比仪等高级的实验设备。9. 匀强磁场：

17、匀强磁场是实验区中的一个矩形区域，区域中的磁感应强度处处相等，磁感应强度可以自由设置，磁场方向只有垂直向内和垂直向外两种。研究带电粒子在磁场中的运动，就要使用到匀强磁场。10. 阻尼介质： 阻尼介质以设定的计算方法对进入阻尼区域的运动对象产生阻力。在空气中，为什么羽毛下落的比石头慢，在做落体实验时，设置一个阻尼介质可以看出它对运动对象的影响。在弹簧振子的阻尼振荡实验中，也需要阻尼介质。11. 悬挂弹簧： 悬挂弹簧的一端固定，另一端连接一个运动对象，也可以连接滑块。它本身没有质量，具有真实世界弹簧的特性，遵循胡克定律。例如：在研究胡克定律，弹簧振子的实验就中需要使用悬挂弹簧。12. 连接弹簧：

18、连接弹簧的两端分别连接两个运动对象或滑块。它没有质量，具有真实世界弹簧的特性，遵循胡克定律。13. 悬挂细绳： 一端固定，另一端连接一个运动对象，具有绳子的特性。制作单摆的物理模型，和制作牛顿摆都需要使用悬挂细绳。14. 连接细绳： 用于连接两个运动对象，具有绳子的特性。15. 悬挂刚杆： 一端固定，另外一端连接一个运动对象。具有轻质刚杆的特性。16. 连接刚杆： 连接两个运动对象。具有轻质刚杆的特性。17. 直线轨道： 让运动对象穿过直线轨道，小球则会沿着直线轨道运动,轨道上可以设置摩擦系数。直线轨道与圆弧轨道可以相互的连接。在验证动量守恒的实验中轨道的作用显而易见。轨道还可以作为具有弹性的

19、板，小球撞上会反弹回来。轨道对半径为零的运动对象不起作用。18. 圆弧轨道： 它的形状是圆弧形的，其它特性与直线轨道一样。19. 动态注释： 动态注释，用于在实验区域放置文字和符号，您可以用动态注释来说明和介绍您的实验。您还可以使用它动态的显示实验中的变量，例如：输入“时间 = t 秒 ”，其中 t 为时间变量。运行实验时，就会在“t”的位置上显示出当前的实验时间。动态注释还可以作为按钮来使用。20. 多行注释： 多行注释以多行的方式显示静态的文字和符号。三在力学部分中的应用在这一节中，我们将通过：简单的受力分析、胡克定律、摩擦力这三个例子，讲述仿真物理实验室在中学物理力学部分的应用。例2简单

20、的受力分析这个例子的主要目的是让学生对力有一个初步的了解。1. 运行仿真物理实验室主模块，新建一个实验项目。设置坐标比例为0.5米，确定好坐标系。2. 点击工具栏上的 按钮，在“实验设置”对话筐中，选择“考虑重力作用”。您可以不选中“显示坐标格”，这样，在实验区中将不会显示坐标的网格。3. 在实验区中，放置一个运动对象，设置质量为1千克，半径为0.04米。点击“运动对象设置”窗体中的“动态显示高级设置”按钮，弹出对话筐。在这个对话筐中，有很多的选项。软件会在实验区，运动对象的位置上动态的显示出被选中的矢量。我们让这个运动对象显示出它所受到的重力矢量。选中“显示重力矢量”，然后确定。4. 再在实

21、验区中，放置一个运动对象。并设置让它显示出“绳子和刚杆的力”的矢量。接下来我们要使用一根绳子把它给悬挂起来。先在“创建模板”中点击“悬挂细绳”，然后在实验区中用鼠标点击要被悬挂的运动对象。再在实验区的某个位置上点击一下鼠标，把细绳的另一端，固定在这个位置上。在弹出的“悬挂绳子设置”对话筐中按“确定”按钮。您在操作的时候，可以注意窗体下方“状态栏”中的提示。5. 您还可以用多根绳子，悬挂一个运动对象。方法和步骤4是一样的。运动对象上显示出的绳子的拉力矢量，是经过力学计算得到的结果。下图显示的是，小球受到的绳子拉力和重力的作用。6. 下面，我们把一个木块放在一个平板上。首先，从“创建模板”中创建一

22、个平板，放在实验区中。设置它的参数，质量1千克，长1米，高0.1米。再点击“创建模板”中的滑块，用鼠标点击实验区中要放置滑块的那个平板。在弹出的对话筐中，设置滑块质量：1千克，长度、高度都是0.15米。再设置这个滑块的“动态显示高级设置”，选中“显示支持力”。7. 用与步骤6同样的方法，把一个木块放在一个斜面上。设置木块的“动态显示高级设置”，让它同时显示，支持力矢量、重力矢量和合外力矢量。8. 最后加入一些注释，这个课件就完成了。9. 力矢量显示的比例，和各种力矢量的显示颜色都是可以设置的。在“实验设置”对话筐中点击“矢量显示设置”按钮，弹出“矢量显示设置”对话筐。在这个对话筐中可以对运动对

23、象的速度、加速度和力的矢量比例及颜色进行设置。修改颜色时，先用鼠标点击对应的矩形色块，从弹出的颜色设置对话筐中，选择新的颜色，再按“确定”按钮。放在实验区中的各种器件，可以改变位置，调整它的参数。用鼠标的左键点中实验区中的器件不放，然后拖动鼠标，再送开鼠标左键，器件就被放在了新的位置上。用鼠标的右键点中实验区中的器件，就会弹出一个菜单。点击弹出菜单中的“属性”，就会弹出与器件对应的属性设置窗体，你可以重新设置它的参数。菜单中还有“复制”、“剪切”、“删除”等功能，这些和Windows的功能是一样的。总结：通过这个例子的学习，我们了解了在仿真物理实验室中各种力矢量的显示。对物理模型的受力分析是中

24、学物理的一个重要部分，在以后很多的课件中仍然要使用到各种各样的力矢量显示。例3胡克定律这是一个以弹簧为例，讲述胡克定律的一个例子。在这个课件中，将使用到一个运动对象和一根悬挂弹簧。并让您初步的学习到变量和程序在仿真物理实验室中的使用。1. 新建一个实验项目，设置坐标的比例尺为0.5。2. 在这个课件中，我们把实验区的背景色设置成白色。点击主菜单中的编辑à设置底色，在弹出的颜色对话筐中选择适当的颜色就可以了。3. 在实验区中放置一个运动对象，设置它的参数为：质量1千克，半径0.05米，位移x=0.8，y=0。在“动态显示高级设置”中，选中“显示弹簧的弹力”。4. 从创建模板中创建一个“

25、悬挂弹簧”，一端连接这个运动对象，另一端放在坐标的原点上。设置弹簧的倔强系数为100牛/米，原长为1米，作用条件选择“双方向作用”。5. 这时，您用鼠标拖动那个运动对象，对象上就显示出了对应的弹簧的弹力。下面我们要使用到变量和程序。使用变量和程序的目的是使这个课件有更好的数据表达能力，是仿真物理实验室的数据输出方法之一。首先我们要定义变量，选中实验区中的运动对象，弹出属性窗体。在“运动对象设置”窗体中点击“为参数定义变量”按钮。在弹出的这个窗体中，您可以为这个运动对象的各种参数定义变量。定义后的变量可以在程序中使用，也可以用动态注释进行输出。我们为这个运动对象的位移分别定义为x、y，然后确定。

26、注意，变量是不能重复的。6. 点击主菜单中的程序à变量编辑器，弹出“变量编辑器窗体”。为了计算的方便，我们还要定义几个相关的变量。在“变量编辑器”的上方，输入“变量名称”、“初始值”，然后按“添加”按钮，这个变量就定义完成了。我们在这里要定义变量“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”表示弹簧的弹力。然后点击“关闭”按钮。7. 接下来，我们就要写程序了。在仿真物理实验室中程序是很简单的，它几乎就是几条算式，但可以给您的课件增强不少。点击主菜单中的程序à程序编辑器，弹出“程序编辑器”窗体。输入以下程序，然后确定。d=sqrt(x*x+y*y)dl

27、=d-1f=dl*100其中“sqrt”是开根号的意思，随机函数的说明请看说明书或软件的随机帮助。程序的第一行，计算出了，运动对象到弹簧悬挂点的距离；第二行计算弹簧的伸长=距离-弹簧的原长；第三行是根据胡克定律计算得到的弹力。8. 下面我们要使用动态注释，把我们在程序中的计算结果输出。从“创建模板”中，创建一个“动态注释”，放在实验区中，在弹出的“注释设置”对话筐中输入以下注释：“弹簧伸长 = dl 米”，其中中的是我们刚才定义的变量，您可以为注释设置字体。再创建一个，输入注释“弹簧弹力 = 弹簧的伸长*倔强系数 = f 牛顿”。9. 现在您也可以运行这个课件，它是一个简单的弹簧振子。您如果觉

28、得运行的太快而且不连续，请在“实验设置”对话筐中把“实验最小扫描时间”设置成0.0001秒，以提高计算的精度。然后再次运行实验。总结：通过这个例子的学习，我们学会了在仿真物理实验室中简单的使用变量和程序的方法。例4.摩擦力1. 新建一个实验项目，设置坐标的比例为0.5米。2. 点击 弹出实验设置对话筐，选择“考虑重力作用”，“实验最小扫描时间”为0.0001秒。3. 创建一个平板，设置平板的属性，质量1千克，长度3米，高度0.1米，“平板与地面的摩擦系数”为10（使平板与地面间不会发生滑动），“平板与木块间的摩擦系数”为0.5。4. 创建一个滑块放在平板的中间，质量1千克，长度0.15米，高度

29、0.15米。在“动态矢量高级设置中”选中“显示支持力”、“显示摩擦力”、“显示重力矢量”和“显示人为外力矢量”。5. 设置滑块的属性，给它一个向右的初速度Vx=2米/秒。再确定。因为滑块与平板之间出现了滑动，它们之间就产生了摩擦力。6. 运行实验。您可以修改滑块的参数，例如质量、速度的方向。在平板上调整摩擦系数，然后再运行实验，看看各种力的变化。仿真物理实验室在力学部分的应用，是广泛的。这三个例子仅仅是抛砖引玉般的引导您更深入的研究她的应用，并制作出优秀的课件，促进物理的教学。四在运动学部分的应用这一节中将讲述仿真物理实验室在运动学部分中的应用。运动学的内容包括：直线运动、运动定律、曲线运动等

30、。我们仍然通过例子来学习。这里有述五个例子：匀速直线运动、在重力作用下的运动、飞机投弹、牛顿第二定律、匀速圆周运动。例5.匀速直线运动匀速圆周运动，用仿真物理实验室来制作非常简单：创建一个运动对象，设置它的初速度，然后运行就可以了。但是这样的课件过于简单和枯燥了。在这个匀速直线运动的例子中，我们力图把它做的漂亮和生动。我们将用到背景图和运动对象的贴图，这是美化课件的一个好方法。1 在开始制作这个课件之前，我们要先绘制一幅图，作为放置在实验区中的底图。用任何一种绘图软件都可以。这幅底图上有蓝天、公路和几棵树。2 用仿真物理实验室主模块，新建一个实验项目，设置坐标的比例为10米。把坐标原点放置在实

31、验区偏左的位置上。3 创建一个运动对象，来模拟汽车。设置它的属性，质量1000千克、初位移x=0、并具有初速度Vx=5米/秒。不选中“显示运动轨迹”。接下来，我们要给这个运动对象贴上一幅汽车的小图片。点击“使用贴图”，然后再点击“加载贴图”按钮，从弹出的打开图片的对话筐中，选择图片。软件中自带了一些小图片，在安装目录的“图片”文件夹中。我们打开“汽车”这个图片。所有的bmp图片都可以作为贴图来使用。您可以用绘图工具自己绘制各种各样的小图片。然后我们选中“背景透明”，并把背景色设置成白色。这样，贴图中白色的部分将被处理成透明的。确定后，您就可以在实验区看到采用贴图效果的运动对象了。是不是觉得漂亮

32、多了呢？4 现在您就可以运行这个课件了。下面我们用动态注释把运动中的参数表现出来。首先还是要给运动对象的参数定义变量，我们定义它的“位移 x 分量”为变量“x”，“速度 Vx 分量”为变量“vx”。然后使用动态标签，以中加入变量的方式把变量的值表现出来。再次运行实验，小汽车的速度，位移就动态的被显示出来了。5 下面，我们用“实验曲线”来分析，汽车的运动规律。实验数据曲线的绘制，是仿真物理实验室中的一种数据输出与分析方法。用鼠标点击工具栏上的“实验数据曲线”按钮 ，弹出“实验数据曲线”对话筐。首先，我们要选择绘制哪个运动对象的曲线。 点击“对象设置”按钮，选中“运动对象1”。然后根据要绘制的曲线

33、调整“实验数据曲线”窗体中的各种参数：选择横坐标和纵坐标，并设置它们的比例，让曲线绘制在坐标系的范围中。在这个课件中，我们让纵坐标表示位移x，比例为10米/格；横坐标表示时间t，比例为2米/格。点击“实验数据曲线”窗体上的运行按钮 ，曲线便随着实验的运行绘制出来了。您可以，改变小汽车的速度，看看曲线的变化。绘制出来的曲线可以保存为bmp图片。6 您是不是觉得每次改变小车的速度挺麻烦的呢？要弹出运动对象的设置窗体，才能够进行修改。下面，我们通过辅助点，使这一过程得以简化，使课件具有更好的交互性。首先从创建模板中，创建出一个辅助点，放置在实验区中。把辅助点的颜色设置成橘黄色。在辅助点上可以显示矢量

34、。选中“显示矢量”，设置矢量比例为5。在“X Y 变量”一页中，有两个下拉选择筐，其中有我们已经定义的变量。下面我们要把定义的变量与这个辅助点矢量的X、Y值关联起来。在这个课件中，我们选择变量vx与辅助点矢量的X相关联，数值0与辅助点矢量的Y相关联。这样辅助点的矢量Y值就等于0了。再按确定按钮。这样在实验区中，带有矢量的辅助点就显示出来了。用鼠标的左键点中辅助点的矢量箭头不放，滑动鼠标，可以改变辅助点的矢量，与此矢量相关联的变量的值也会随之而改变。在这个课件中，小汽车的速度便随之而改变了。用这种方法调节运动的参数，很方便吧；而且它能使您制作的课件具有更好的交互性，给学生操作就很方便了。7 如果

35、您觉得使用工具栏上的“运行”、“暂停”和“停止”按钮来控制课件不太让您满意，我们还为您提供了自定义的按钮。“动态注释”可以作为按钮来使用，并控制实验。首先创建一个动态注释，输入注释“运行”，选中“显示边框”（这样可以体现出按钮的外观），然后再点击“编辑程序”按钮。弹出“程序编辑器动态标签点击事件”对话框。在这个对话框中，我们要输入一些程序，在鼠标点击这个动态标签时将触发这些程序。我们在这里输入程序“重新运行”。然后按“确定”按钮就可以了。在编辑状态下（实验没有运行的时候），您用鼠标双击这个动态标签，就会触发刚才您输入的程序，实验就会重新运行了。在实验运行过程中，用鼠标左键单击这个动态标签就可以

36、了。用同样的方法，我们再创建出“暂停”和“停止”按钮。按钮在编辑状态下，用鼠标左键双击；在运行过程中，用鼠标左键单击就可以了。总结：通过这个例子的制作，我们对仿真物理实验室的认识上升到了新的高度。我们学会了，使用背景图贴图的方法让课件制作的更漂亮；通过辅助点，使我们的课件具有更好的交互性。我们还学会了，如何制作按钮，并用按钮来控制我们的实验。这些方法，在以后的例子中，还将大量出现。掌握这些方法后，您就能制作出，又专业又漂亮的物理课件了。例6在重力作用下的运动在重力作用下的运动有：自由落体运动、平抛运动、斜抛运动等。这些运动都有共同的特点：在竖直方向上，都有一个向下的恒定加速度；在水平方向上，是

37、静止的或是匀速直线运动。这是物理教学中的一个重点，也是考试中的偏重。刚开始认识仿真物理实验室时，我们就做了一个平抛运动的例子，详细过程请看例1。我们在这个例子的基础上，完善这个课件。这个课件可以在课堂上同步的制作，这样有助于老师和学生有更好的交流，让学生作为课堂的主体。打开例1。这是带有闪照效果的平抛运动。我们修改小球的属性，设置它的Vx为0。再运行实验，这样，小球就做自由落体运动了。如果您觉得实验运行的太快了，可以在实验设置窗体中，把实验最小扫描时间设置的更小一些，这样，实验的精度就提高了，同时实验也运行的慢了。您可以再创建一个运动对象，让它具有水平方向的初速度。您也可以通过复制、粘贴的方法

38、创建新的运动对象。这样，一个运动对象做自由落体运动，另一个对象做平抛运动。您就可以在运行中对比这两个运动了。给运动对象，设置y方向的初速度，就可以做出竖直上抛和斜抛运动来。您可以用这个物理模型，来辅助您讲解物理题目。重力加速度一般是9.8，在有些情况下，通常用10来代替。在仿真物理实验室中，可以自由的设置重力加速度。在“实验设置”对话筐中，中间一栏是“物理常量设置”。您可以自由的设置重力加速度、万有引力恒量等。有了前面的基础，现在制作课件，已经显得容易多了吧！我们建议老师在制作课件的时候，多多考虑课件的交互性；最好是让学生来使用您的课件，让仿真物理实验室作为您和学生的交流工具。例7飞机投弹飞机

39、投弹的例子向您演示了飞机在飞行中空头炸弹的情景。很多的学生都没有真正的看到过飞机是如何投弹的，用仿真物理实验室可以让学生看到这个过程。1 新建一个实验项目，设置坐标的比例为100。2 在“实验设置”窗体中，选中考虑重力作用。3 创建一个运动对象，把它当作飞机。设置参数为：质量1千克，水平初速度Vx为80米/秒。再给它一个人为外力Fy=9.8牛顿，这个力用于平衡飞机受到的重力。把它放在坐标（0，0）的位置上。再给这个运动对象贴上一张飞机的图片（在安装目录下“图片”文件夹下有飞机的图片）。4 现在我们已经有飞机了，下面就来做几个炸弹。再创建一个运动对象。设置它质量为1千克，半径为5米（太小了演示效

40、果不好），水平初速度为80米/秒，人为外力Fy=9.8牛顿。给这个对象起名为：“运动对象2”。再给这个对象的参数定义变量，定义“外力变量 Fy 分量：”为fy2。在程序中指定的时刻，把炸弹的外力给撤除，即把fy2设置为0，这样炸弹就开始做平抛运动了。5 用同样的方法，再创建出几个“炸弹”。分别给它们定义“外力 Fy 分量：”的变量。6 把这些“炸弹”也都放在坐标（0，0）的位置上。运动对象叠在一起时，用鼠标选中其中一个是不方便的。还有一种方法可以选中指定的对象并调整它们的参数。用鼠标点击工具栏上的“调整参数”按钮 ，弹出“调整参数”对话筐。左边一栏，是对象类型。点击“运动对象、滑块”，右边一栏

41、会列出相应的具体对象的名称，选中后按“调整”按钮，就弹出了指定对象的属性窗体，可以调整参数了。7 下面我们来编写程序。点击主菜单中程序à程序编辑器，弹出系统时钟事件的程序编辑器。在编辑器中，输入以下的程序。斜体字是对程序的说明。判断1:如果(t=0)则执行 开始时，把炸弹拉住，不让它下落 fy2=9.8 fy3=9.8 fy4=9.8 fy5=9.8 fy6=9.8 fy7=9.8 fy8=9.8 结束判断1 没隔一秒钟，丢下一个炸弹判断1:如果(t>=0.5 )则执行 把一个炸弹放开，让它下落 fy2=0 结束判断1判断1:如果(t>=1.5 )则执行 再把一个炸弹放开

42、，让它下落 fy3=0 结束判断1判断1:如果(t>=2.5 )则执行 继续放开炸弹 fy4=0 结束判断1判断1:如果(t>=3.5 )则执行 fy5=0 结束判断1判断1:如果(t>=4.5 )则执行 fy6=0 结束判断1判断1:如果(t>=5.5 )则执行 fy7=0 结束判断1判断1:如果(t>=6.5 )则执行 fy8=0 结束判断1判断1:如果(t>=10 )则执行 时间大于10秒时，重新运行 简单发声 重新运行 结束判断18 现在就可以运行实验了。仿真物理实验室是一个很自由的物理模型的搭建平台，您可以尽情的发挥想象力和创造力。再辅以适当的程序

43、，对运动对象的参数进行控制，能让您的课件锦上添花。例8牛顿第二运动定律牛顿第二定律讲述了力与加速度的关系。简单的说，就是F=ma。在仿真物理实验室中，我们通过在运动对象上施加一个人为外力的方法来研究，外力与运动对象加速度的关系。做这个课件的目的，是为学生构件出这个物理模型，引导让学生自己去探索其中的关系。1. 新建一个实验项目，设置坐标比例为10。2. 创建三个运动对象，设置它们的质量分别是1千克、2千克、和3千克；受到的外力Fx分别是1牛顿、2牛顿、3牛顿。你可以给它们设置不同的颜色和半径，以区分这三个运动对象。再分别给这三个运动对象的“加速度 ax 分量”和“外力 Fx 分量”定义对应的变

44、量。3. 用“动态注释”把这些定义的变量表示出来。4. 再创建三个辅助点，分别用它们的矢量关联“外力 Fx 分量”所对应的变量。选择适当的辅助点矢量显示比例。5. 这样，这个课件就创建完成了。您可以通过拖动辅助点上的矢量来改变运动对象上受到的外力。然后运行课件，运动对象就以a=f/m的加速度做匀加速直线运动了。这个课件的价值是让学生利用这个课件，进行探索性的学习。我们希望能激发学生的学习兴趣，让学生从被动的学习转为主动的学习。仿真物理实验室正是立足于此，为老师与学生在物理世界的交流提供一种工具。例9匀速圆周运动在仿真物理实验室中，用很多的方法可以用来制作匀速直线运动。在这个课件中，我们使用一个

45、圆弧型的轨道，让运动对象在这个圆形的轨道上以恒定的速率做运动。1. 新建一个实验项目，设置坐标比例为10。2. 从创建模板中，创建一个圆弧型的轨道。点击创建模板中的“圆弧轨道”后，先在实验区中间点击一下，确定圆弧轨道的中心位置；然后拖动鼠标，再点击一下鼠标，定下圆弧轨道的半径。弹出了“圆弧型轨道设置”对话筐用鼠标只能用来粗略的定义它的参数。在对话筐中，可以详细而准确的定义它的各种参数。在这里，我们设置它的中心坐标为（0，0），半径为10米。起始角为0度，终止角为360度，这样就是一个完整的圆弧了。3. 创建一个运动对象，把它放在坐标（0，10）的位置上。设置它的质量为1千克、半径为1米（轨道对

46、半径为0的运动对象不起作用）。给它一个水平的初速度Vx=10米/秒。您可以让它在运行时动态的显示出速度矢量和加速度矢量。4. 现在您就可以运行这个课件了。很简单吧。您还可以使用动态矢量输出、实验曲线和辅助点来装点您的课件。五在万有引力部分中的应用通过前面的学习，您现在已经学会使用仿真物理实验室来制作课件了。在下面的部分中，将不再重复的讲述具体操作的过程；更多的是要讨论课件的创作思想，和平台使用中一些值得注意的问题。在万有引力部分中，我们来设计一个例子，把牛顿当初对人造卫星的设想用仿真物理实验室表现出来。当年，牛顿设想在地球上有一坐高山。在山上用大炮水平的打出一颗炮弹；初速度越大，炮弹就落的越远

47、。当初速度足够大时，炮弹就可以环绕地球运动，成为一颗人造卫星了。例10人造卫星1. 首先给这个实验设置一个合适的坐标比例。地球卫星需要一个大尺度的实验环境。地球的半径就有6400000米。所以默认的比例10是不可能做出这个地球卫星的课件的。我们在这个课件中设置坐标比例为1.1e7(“e7”表示乘以10的7次方)。因为坐标的尺度很大，卫星饶地球一圈也要比较长的时间；所以仿真计算时，“实验最小扫描时间”可以设置的大一些，例如：1秒。2. 有两种方法，可以用来模拟地球：（1）一个有着地球质量的运动对象，（2）使用创建模板中的“万有引力质心”，并设置它的质量为地球的质量。两种方法都是可以的，这里我们用

48、一个质量为6e24千克的运动对象来模拟地球，把它放在坐标的原点。使用运动对象模拟地球，就必须在“实验设置”对话筐中，的“功能设置”中选择“考虑运动对象间万有引力”。3. 接下来，要创建另一个运动对象来模拟炮弹。把它放在坐标（0，6400000）的位置上，设置它有水平初速度7900米/秒。这就相当于有一颗炮弹在地球表面，水平发射。4. 您现在就可以运行了。下面我们希望通过辅助点矢量的拖动来调整炮弹的水平初速度。首先要为炮弹的水平速度Vx定义变量“vx”。然后再通过“变量编辑器”自定义一个变量“vx0”，并给它一个初始值7900。再创建一个辅助点，用它的矢量关联变量vx0；因为变量vx0的值比较大

49、，所以辅助点矢量的显示比例也应设置大，例如3950。5. 现在，我们可以用辅助点的矢量来调整变量vx0的值。炮弹的水平速度关联的变量是vx。要用辅助点的矢量来调整炮弹的初速度，就要在t=0的时刻让vx=vx0。我们通过程序来实现。从主菜单中打开“程序编辑器”，输入以下程序：判断1:如果(t=0 )则执行vx=vx0结束判断16. 现在就可以运行实验了。拖动辅助点矢量可以改变炮弹的水平初速度。但这个课件还存在一个问题：当初速度小于7900米/秒时，炮弹会落进地球中。我们应该在炮弹落进地球时，暂停课件。首先，为炮弹的位移分别定义变量x，y；然后再输入程序：判断1:如果( sqrt(x*x+y*y)

50、<5000000 )则执行暂停结束判断17. 最后，给课件增加一些注释。在制作人造卫星、地球围绕太阳运转之类的课件时，选择恰当的坐标比例是关键；同时还要注意选择恰当的“实验最小扫描时间”。六在机械能部分中的应用在机械能部分中，主要有以下内容：（1）功；（2）动能定理；（3）机械能守恒。实际上，机械能部分和动量部分都是通过牛顿运动定律推导出来的。所以用仿真物理实验室来制作这部分的课件时，也要建立在牛顿运动定律的基础上。例11.功这个课件主要讲述功的定义和功的公式W=FS。在设计时，我们仍然突出了课件的交互性，让学生通过课件来学习功的知识。1. 新建一个实验项目设置坐标的比例为0.5米。在“

51、实验设置”中考虑重力作用。2. 创建一个平板，设置长度为4米，高度为0.1米，质量为1千克。并设置它与地面具有较大的摩擦系数，把它固定在地面上。3. 再创建一个滑块，把它放在平板上，横坐标等于零的位置上。设置它有人为外力Fx=10牛顿。再为它的位移x和人为外力Fx分别定义变量“x”和“fx”。4. 在变量编辑器中自定义变量“w”，在程序编辑器中，输入程序w=fx*x这样，程序运行时，变量“w”的值就是外力fx所做的功了。5. 使用动态标签，把变量的值输出在实验区中。6. 再创建一个辅助点，让它的矢量与变量“fx”相关联。这样就可以通过辅助点的矢量来调整滑块上的外力了。这个讲述功的课件就制作完成

52、了。您可以在课堂上使用它，让物理课堂更加生动；更可以把它交给学生，激发他们主动学习的热情！这个课件搭建的是一个最基本的模型，课件的本身也具有可扩充性。您可以在它的基础上，做出描述功率、动能定理等内容的课件。例12机械能守恒这个课件主要表现了，一个做自由落体的运动对象，在下落过程中，重力势能的变化和动能的变化，以及整个机械能的变化过程。1. 新建一个实验项目，设置坐标的比例为10。在“实验设置”中要考虑重力的作用。2. 创建一个运动对象，设置它的质量为1千克。把它放在高度30米的位置上。给它的位移y分量定义变量“y”，速度Vy分量定义变量“vy”。这两个变量，我们将在程序中使用它们来计算运动对象

53、的重力势能和动能。3. 在“变量编辑器”中自定义变量“Ep”表示小球的重力势能，“Ek”表示小球的动能。“E_all”表示小球的机械能。然后在“程序编辑器”中输入以下的程序：/小球的势能=mghEp=1*9.8*y/小球的动能=0.5*m*v*vEk=0.5*1*vy*vy/机械能 = 势能 + 动能E_all=Ep+Ek您可以为程序添加一些注释，这样便于程序的理解和课件资源的交流。在行的开头用“/”就可以注释此行的程序了。软件在解释和执行程序时会自动的跳过被注释的行。4. 用动态注释，和辅助点矢量，把运动对象的重力势能、动能和机械能都表达出来。5. 运行课件，观察重力势能、动能和机械能在运动

54、对象下落过程中的变化。6. 您可以在x=0的位置上创建一个水平的直线轨道。这样运动对象落到轨道上时会被反弹。七在动量部分中的应用在动量这个部分中，有两个重要的内容是动量定理和动量守恒定律。制作动量定理的课件，可以在例11搭建的物理模型上进行。我们在这个部分中将重点教大家，怎么用仿真物理实验室来制作验证动量守恒的实验或课件。在仿真物理实验室的最新版本中，添加了平板、斜面和滑块。这些器件为我们制作验证动量守恒的课件和搭建一些题目中的物理模型，提供了极大的方便。例13.动量守恒之一这个课件用平板与滑块搭建了一个系统。我们把滑块放在平板上，设置平板与滑块间具有摩擦系数。整个系统不受到外力的作用，这样这

55、个系统在运动中将始终是动量守恒的。1 新建一个实验项目。设置坐标的比例为0.5。在“实验设置”对话筐中，选中“考虑重力作用”；设置实验最小扫描时间为0.0002秒。根据不同的坐标比例和实验内容设置恰当的实验最小扫描时间对课件的质量有重要的意义。您可以边运行边调整这个参数，以取得最好的演示效果。2 创建一个平板。设置它质量为2千克，长1.5米，高0.1米，平板与滑块间的摩擦系数为0.3。为了研究它的动量，您可以为它的速度参数定义变量。3 再创建一个滑块，把它放在平板上面。设置质量为1千克，滑块的长度和高度都是0.2米。设置它具有2米/秒的初速度。同样也要为它的速度参数定义变量。4 用辅助点矢量关

56、联相关的变量。在“程序编辑器”中分别计算出它们的分动量和和系统的总动量。最后再使用动态标签把它们输出。课件制作完成了，现在您就可以运行这个课件了。平板与滑块为我们制作此类的课件提供了极大的方便。在一个平板上可以放多个滑块。在“实验设置”对话筐中选中“考虑运动对象间的碰撞”，同一个平板上的滑块间还可以发生弹性碰撞。另外您还可以把滑块固定在平板上，使它与平板合为一体。例14.完全弹性碰撞这个课件搭建了这样的物理模型：用两根细绳分别悬挂起两个质量相同的小球，把它们放在同样的高度上。然后拉起其中一个小球到一定的高度，再松开。小球摆下后，撞击另一个小球。由于它们的质量相同，发生的碰撞是完全弹性的，所以它们的速度发生了传递，第一个小球停了下来，第二个小球就开始摆动起来，以此循环。创建这个物理模型并不难，但要注意一些事项。首先仍然是选择恰当的坐标比例和实验最小扫描时间，建议您设置坐标比例为0.5米