1、 潛水艇 壓強(qiáng)計(jì) 凸透鏡成像規(guī)律 探究凸透鏡成像規(guī)律 平面鏡成像特點(diǎn) 探究平面鏡成像的特點(diǎn) 磁生電 托里拆利實(shí)驗(yàn) 微波通信 水位自動報(bào)警器 顯微鏡 觀察溫度計(jì)第4章 仿真實(shí)驗(yàn)課件實(shí)例設(shè)計(jì) 用溫度計(jì)測液體的溫度 變阻器 探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn) 探究光反射時(shí)的規(guī)律 探究光折射時(shí)的規(guī)律 近視的形成及補(bǔ)救 眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像原理比較 光的反射定律 光的折射規(guī)律 衛(wèi)星通信 近視眼虛擬配鏡室本章主要內(nèi)容4.1 潛水艇 設(shè)計(jì)思路： 潛水艇是物體浮沉條件的應(yīng)用，當(dāng)它在水面漂浮時(shí)，浮力是等于重力的，下潛時(shí)，浮力小于重力，當(dāng)浸沒于水面下潛行時(shí)，浮力等于重力。潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身的重，也就是吸水和排水來實(shí)

2、現(xiàn)的。 本例設(shè)計(jì)成通過拖動鼠標(biāo)來控制潛水艇的下潛和上浮如圖4-1所示，潛水艇初始位置漂浮在水面上，水艙中無水，可以在水面上左右拖動，可以往下拖進(jìn)水中，在水中也可拖動潛行。在往下拖動潛水艇時(shí)，水艙中要逐步進(jìn)水，當(dāng)潛水艇浸沒時(shí)，水充滿，這時(shí)在水中拖動時(shí)，水艙中的水不會發(fā)生變化。從水中往上拖動潛水艇時(shí)，只要潛水艇不露出水面，水艙中的水不發(fā)生變化，當(dāng)逐步露出水面時(shí)，水艙中的水要減少，當(dāng)漂浮在水面上，水艙中的水要排光。本例還要設(shè)計(jì)交互式原理展示，當(dāng)潛水艇漂浮時(shí)，直接展示漂浮原理；當(dāng)往下潛入時(shí)，展示下潛原理；當(dāng)潛行時(shí)，展示潛行原理。4.2 壓強(qiáng)計(jì) 設(shè)計(jì)思路： 壓強(qiáng)計(jì)是用來比較液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的儀器，利用制

3、作出的本仿真壓強(qiáng)計(jì)可學(xué)習(xí)其工作原理。如圖4-9所示，壓強(qiáng)計(jì)主要由U形管、液體、橡皮管、橡皮膜組成。本例要達(dá)到的交互目的是：用手輕按橡皮膜，橡皮膜被壓，發(fā)生形變，左管液面下降，右管液面上升，液體的總體積不發(fā)生變化，手壓的力越大，橡皮膜形變越大，同時(shí)兩管中液面的高度差越大，若手離開，橡皮膜和液面恢復(fù)原狀。4.3 凸透鏡成像規(guī)律 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過本仿真操作可形象的理解凸透鏡成像的規(guī)律。 本例要達(dá)到的交互目的是：如圖4-17所示，能在凸透鏡的左邊水平位置上任意拖動蠟燭；在拖動的過程中，經(jīng)過凸透鏡所成的像也要發(fā)生正確的變化，當(dāng)蠟燭在2倍焦距以外時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，在1倍和2倍焦距之間成倒立放大

4、的實(shí)像，在以上情況下，像在凸透鏡的右邊；當(dāng)蠟燭從左往右拖動時(shí)，像要逐漸變大；當(dāng)蠟燭在焦點(diǎn)上時(shí)，不成像；當(dāng)蠟燭拖到焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，成正立、放大的虛像，像與蠟燭同在凸透鏡的左邊，蠟燭越靠近凸透鏡，像越大，向凸透鏡靠的越近。4.4 探究凸透鏡成像規(guī)律 設(shè)計(jì)思路： 上例只是學(xué)習(xí)者被動的感知凸透鏡成像的規(guī)律，而本例則要給學(xué)習(xí)者提供一個(gè)完全仿真的實(shí)驗(yàn)操作場景，使學(xué)生可操作本例的元件來做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)方法和現(xiàn)象同實(shí)際實(shí)驗(yàn)一致，能夠通過實(shí)驗(yàn)操作探究出凸透鏡成像的規(guī)律。4.5 平面鏡成像特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過本仿真操作可形象的掌握平面鏡成像的特點(diǎn)。 本例要達(dá)到的設(shè)計(jì)和制作目的是：如圖4-34所示，水平桌面上中間放

5、置平面鏡，左邊放置物體點(diǎn)燃的蠟燭，右邊放置蠟燭成的正立、等大的虛像，蠟燭與像的連線與鏡面垂直，它們到鏡面的距離相等。初始時(shí)，蠟燭在離鏡面左邊較遠(yuǎn)處，像與蠟燭是以鏡為軸的對稱圖形關(guān)系。物體蠟燭可用鼠標(biāo)在水平位置上、在鏡面左邊桌面上任意拖動，在拖動過程中，像的位置、物距和像距標(biāo)示線也要發(fā)生相應(yīng)的、正確的反應(yīng)。此外，還要設(shè)計(jì)光路，在火苗上先確定一發(fā)光點(diǎn)S，只取兩條從它發(fā)出的光成為入射光線射向平面鏡，經(jīng)鏡面反射后進(jìn)入人眼，反射光線的反向延長線的交點(diǎn)S就是像上與物體蠟燭上的對稱點(diǎn)，入射光線、反射光線、反向延長的虛線都要隨物體蠟燭的位置的改變而進(jìn)行正確的反應(yīng)。4.6 探究平面鏡成像的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)

6、者通過本仿真操作可探究出平面鏡成像的特點(diǎn)。 本例要達(dá)到的目的是：如圖4-47所示，水平桌面中間有豎直放置的玻璃，桌面上有可觀察距離的刻度，玻璃左端桌面上放置有點(diǎn)燃的蠟燭，在玻璃右端相對稱的位置上會出現(xiàn)蠟燭的像，在畫面的右邊提供沒點(diǎn)燃的蠟燭，此蠟燭可用鼠標(biāo)拖動與像去重合。畫面左下邊設(shè)計(jì)有按鈕，通過單擊它們可任意轉(zhuǎn)動桌面來觀察像與物體的關(guān)系。4.7 磁生電 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過本仿真操作可探究出什么情況下磁能生電。 本例要達(dá)到的目的是：如圖所示，場景左邊放置有U形磁鐵，畫有磁感線來表示磁場的方向，場景右邊有電流表來檢測電路中是否產(chǎn)生電流，電流表與導(dǎo)線及能在磁場中上下、左右移動的導(dǎo)體棒組成閉合電路

7、。 當(dāng)拖動導(dǎo)體棒在磁場中水平運(yùn)動或斜切磁感線時(shí)，電流表的指針要發(fā)生同步的偏轉(zhuǎn)，即導(dǎo)體棒向左運(yùn)動時(shí)，指針向左偏，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動時(shí)，指針向右偏，運(yùn)動的幅度越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，表示電路中電流越大，當(dāng)導(dǎo)體棒停止運(yùn)動時(shí)，指針要回零。在導(dǎo)體棒運(yùn)動的過程中，兩根導(dǎo)線要隨著導(dǎo)體棒伸縮，表示始終是閉合電路狀態(tài)。當(dāng)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，下方要出現(xiàn)如圖中的提示性文字。當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場中做豎直方向上的運(yùn)動時(shí)，指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明不切割磁感線時(shí)，不會產(chǎn)生感生電流。4.8 托里拆利實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)思路： 本例要達(dá)到的目的是： 如圖場景中有靜止的鐵架臺和豎立的米尺、盛有水銀的水銀槽、細(xì)玻璃管、盛有水銀的小杯，通過左邊的按鈕

8、可控制、觀看按下列順序播放的動畫：盛有水銀的小杯往玻璃管中加滿水銀玻璃管豎直手指堵住玻璃管口玻璃管旋轉(zhuǎn)成管口向下玻璃管口浸入水銀槽玻璃管直立手指離開水銀下降到一定高度后停止。 動畫播放完后進(jìn)入如圖的互動實(shí)驗(yàn)操作場景，可用鼠標(biāo)按住玻璃管尾部左右輕輕傾斜玻璃管，管中的水銀會隨著管的變化而變化，同時(shí)水銀槽中的水銀面也要發(fā)生相應(yīng)的變化，水銀槽中的水銀面與管中水銀面之間的高度差始終保持不變，但高度差標(biāo)志也要隨著管的變化而變化。4.9 微波通信 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過本仿真操作可掌握微波通信的原理。 本例設(shè)計(jì)了電視信號從北京傳遞到新疆的微波線路示意圖。仿真實(shí)驗(yàn)操作要達(dá)到的目的是：每一中繼站都設(shè)有發(fā)射和接收

9、開關(guān)來控制本站的信息的接收和發(fā)射，當(dāng)每個(gè)機(jī)站都正常工作時(shí)，如圖4-100所示，終點(diǎn)新疆的電視上能顯示起點(diǎn)的圖像信息，并出現(xiàn)微波傳遞信息的原理，當(dāng)關(guān)閉其中任一中繼站時(shí)，電視上顯示雪花點(diǎn)，表示無信號。4.10 水位自動報(bào)警器 設(shè)計(jì)思路： 如圖所示，本例主場景主要由三部分組成：電磁繼電器、水池、反應(yīng)電路。左下方的水池底和頂各有一塊金屬與電源、電磁鐵相連，水面沒有上升時(shí)本電路中沒有電流，動觸點(diǎn)與上靜觸點(diǎn)接觸，使綠燈中有電流通過，所以發(fā)光，表示水位正常。本例交互操作要達(dá)到的目的是：用鼠標(biāo)單擊進(jìn)水管按鈕時(shí)，水池進(jìn)水，水面上升；當(dāng)鼠標(biāo)離開進(jìn)水管按鈕時(shí)，停止進(jìn)水，水面也停止不動；當(dāng)再單擊進(jìn)水管按鈕時(shí)，又繼續(xù)進(jìn)

10、水，水面上升；當(dāng)水面上升到與金屬塊A接觸時(shí)，電磁鐵電路中產(chǎn)生電流，有閃動并流動的線條來表示，銜鐵被電磁鐵往下吸，動觸點(diǎn)與下靜觸點(diǎn)接觸，綠燈熄滅，紅燈電路有閃動并流動的線條來表示有電流通過，紅燈亮，同時(shí)在右下方出現(xiàn)原理。在任何時(shí)候，也可單擊水池右下方的出水管按鈕來放水，鼠標(biāo)離開時(shí)，又會停止放水。放水時(shí)，水面要同步降低，當(dāng)水面離開金屬塊A時(shí)，電磁鐵電路中無電流，電磁鐵和反應(yīng)的電燈又返回綠燈亮的初始狀態(tài)。4.11 顯微鏡 設(shè)計(jì)思路： 本例提供了一個(gè)實(shí)物狀顯微鏡，鏡筒上、下端分別設(shè)置固定的目鏡和物鏡，目鏡處設(shè)有眼睛來觀察成像情況，右方同步提供眼睛觀察到的影像圖；單擊粗準(zhǔn)焦螺旋的左右兩邊可使鏡筒在一定范

11、圍內(nèi)上下移動來對焦，單擊細(xì)準(zhǔn)焦螺旋的左右兩邊也可使鏡筒在一定范圍內(nèi)上下移動，只不過移動的幅度小的多，用于精確對焦；本例設(shè)計(jì)有一玻片標(biāo)本放置于顯微鏡右邊，可拖動至載物臺上；可單擊反光鏡兩端來改變其偏轉(zhuǎn)角度來對光，為了模擬真實(shí)光線情況，可用右邊光路選擇按鈕調(diào)出光線來輔助對光。4.12 觀察溫度計(jì) 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過操作、觀察仿真溫度計(jì)，能認(rèn)識溫度計(jì)的刻度和量程，會讀數(shù)。 本例制作要達(dá)到的目的是：如圖4-159所示,設(shè)計(jì)一支普通溫度計(jì)，能在一定范圍內(nèi)拖動；設(shè)計(jì)放大和縮小按鈕，可方便的將溫度計(jì)放大和縮小，配合拖動來仔細(xì)觀察溫度計(jì)；設(shè)計(jì)檢查觀察結(jié)果的題目，題目中設(shè)計(jì)文字動態(tài)輸入?yún)^(qū)來填空輸入觀察數(shù)據(jù)，

12、并通過按鈕控制對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能判斷，給出對與否的結(jié)論。任何情況下都可重填后再提交，進(jìn)行重新判斷。4.13 用溫度計(jì)測液體的溫度 設(shè)計(jì)思路：學(xué)習(xí)者通過操作使用本例仿真溫度計(jì)，能學(xué)會溫度計(jì)測液體溫度的方法，能正確讀數(shù)。4.14 變阻器 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過變阻器連線和用其調(diào)節(jié)電路中電流的大小來控制電燈的亮度練習(xí)，能理解變阻器的原理，掌握變阻器的使用方法。 本例要達(dá)到的交互目的是： 設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作場景，開關(guān)右接線柱與變阻器沒有連線，學(xué)習(xí)者可按提示單擊此接線柱開始連線，線為直線，起點(diǎn)為此接線柱，終點(diǎn)隨鼠標(biāo)運(yùn)動，可以連接到變阻器上的A、B、C三個(gè)接線柱上，選擇其中的任一接線柱，單擊鼠標(biāo)結(jié)束

13、連線，就會在開關(guān)右接續(xù)柱與所選擇的接線柱之間連上電線。4.15 探究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者可通過操作仿真壓強(qiáng)計(jì)來探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的規(guī)律。 鼠標(biāo)按住手柄可上下移動橡皮盒，使之可浸入液體不同深度，浸入的越深，橡皮膜凹陷的越利害；右邊的U形管中的紅色液體在橡皮盒沒浸入液體中時(shí)，左右兩邊液面是相平的，當(dāng)橡皮盒浸入液體后，左管液面下降，右管液面上升，即兩邊液面存在高度差，并且橡皮盒浸入的越深，兩邊液面的高度差越大；可單擊手柄處的搖柄來改變橡皮盒的方向，使其可向下（默認(rèn)）、向上、向內(nèi)、向外，在同一深度，改變橡皮盒的方向時(shí)，U形管中兩邊液面的高度差保持不變；可單擊“水”和“鹽水”按鈕來選擇杯中的

14、液體，當(dāng)液體由水變?yōu)辂}水時(shí)，U形管中兩邊液面的高度差要變大，因?yàn)辂}水的密度大于水的密度，當(dāng)液體由鹽水變?yōu)樗畷r(shí)，U形管中兩邊液面的高度差則要變?。灰好嬉S著橡皮盒的浸入、上下移動發(fā)生相應(yīng)的升高或下降。4.16 探究光反射時(shí)的規(guī)律 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過操作本仿真實(shí)驗(yàn)，能探究出光反射時(shí)的規(guī)律，從而總結(jié)出光的反射定律。 設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作場景，左上方為實(shí)驗(yàn)提示，主體部分為豎立在平面鏡上的紙板，紙板中間的ON為法線，垂直于鏡面。ON的左側(cè)有激光燈射向入射點(diǎn)O的入射光線，入射光線與紙板在同一平面上，在ON的右側(cè)設(shè)計(jì)有反射光線，也與紙板在同一平面上。反射角r等于入射角i。右方設(shè)計(jì)有量角器，可任意拖動來

15、測入射角或反射角的值。場景的左下方設(shè)置有“改變?nèi)肷浣恰焙汀罢蹌蛹埌濉钡慕换グ粹o。4.17 探究光折射時(shí)的規(guī)律設(shè)計(jì)思路：學(xué)習(xí)者通過操作本仿真實(shí)驗(yàn)，探究光折射時(shí)的現(xiàn)象，從而總結(jié)出光的折射規(guī)律。本例要達(dá)到的交互目的是：設(shè)計(jì)如圖4-234所示的實(shí)驗(yàn)操作場景，左上方為實(shí)驗(yàn)提示，主體部分有盛滿水的水槽，激光燈發(fā)出的光線從空氣中斜射入水中，在入射點(diǎn)O處有垂直于水面的法線ON，在ON右側(cè)的空氣中有反射光線，在ON右側(cè)的水中有折射光線。4.18 近視的形成及補(bǔ)救 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過操作本例，可明白形成近視時(shí)眼球所發(fā)生的變化，并可探究用什么類型的鏡片來補(bǔ)救。 本例要達(dá)到的交互目的是： 本例由動畫和交互操作設(shè)計(jì)

16、兩部分組成：動畫部分演示近視的形成，交互部分探究對近視眼如何補(bǔ)救。 學(xué)習(xí)者可將下方的凸透鏡或凹透鏡拖到眼球前的線框中看是否能補(bǔ)救近視眼。如圖所示，當(dāng)把凹透鏡拖到線框中時(shí)，凹透鏡會將折射光線發(fā)散，再經(jīng)晶狀體折射后，光線會發(fā)散一點(diǎn)，清晰的像就會成到視網(wǎng)膜上，同時(shí)，場景下方出現(xiàn)原理；當(dāng)把凸透鏡拖到線框中時(shí)，凸透鏡會將光線會聚，再經(jīng)晶狀體折射后，光線會聚的更厲害，清晰的像離視網(wǎng)膜越來越遠(yuǎn)，視網(wǎng)膜上像變得更模糊，場景下方也要出現(xiàn)原理。4.19 眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像原理比較 設(shè)計(jì)思路： 學(xué)習(xí)者通過操作本例，能知道眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)相似、成像原理相同，眼睛好似一架高級照相機(jī)。 本例要達(dá)到的交互目的是： 如圖

17、所示，場景中提供眼球與照相機(jī)結(jié)構(gòu)、成像對照圖，下方出現(xiàn)照相機(jī)與眼球可拖動的提示。 如圖所示，在任意情況下也可用鼠標(biāo)將眼球往左拖動一定的距離，在拖動的過程中，晶狀體離樹木越來越近，折射光線也會發(fā)生相應(yīng)的變化，可觀察到視網(wǎng)膜處的像變的也越來越大，同時(shí)下方出現(xiàn)眼球成像的原理。在向左拖動眼球的過程中，可觀察到晶狀體變得越來越薄，這表示眼球隨著離物體距離的變化還會自動改變焦距。拖到左方后，也可向右再把眼球拖回原處，折射光線和像也會發(fā)生相應(yīng)的變化。4.20 光的反射定律 設(shè)計(jì)思路： 如圖所示，在水平平面鏡面上豎直放置一白色平面紙板光屏，光屏中間標(biāo)有垂直于鏡面的法線，從激光燈發(fā)出的入線光線經(jīng)入射點(diǎn)反射后可在

18、光屏上顯示反射光線，鏡面下方設(shè)計(jì)有入射角和反射角角度值顯示。 本例要達(dá)到的交互目的是： 可在法線兩邊任意拖動、旋轉(zhuǎn)激光燈來改變?nèi)肷浣谴笮?，同時(shí)反射光線在法線的另一側(cè)也發(fā)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，保持反射角始終等于入射角，可在拖動的過程中觀察反射角的變化，體會光的反射定律。下方的入射角和反射角顯示框中要隨時(shí)動態(tài)顯示兩角始終相等的角度值?？蓡螕魣鼍跋逻叺陌粹o打開光的反射定律來對照學(xué)習(xí)。4.21 光的折射規(guī)律 設(shè)計(jì)思路： 如圖所示，在水平放置的水槽中盛滿水，法線垂直于水面，與水面相交的點(diǎn)確定為入射點(diǎn)，有帶激光燈的入射光線、反射光線、折射光線，水槽左邊設(shè)有入射角、折射角、反射角動態(tài)角度值顯示，下邊有操作提示和折射規(guī)律查看按鈕。 激光燈可繞入射點(diǎn)任意拖動、旋轉(zhuǎn)做圓周運(yùn)動，自由研究光從不同方向、不同物質(zhì)射入另一種物質(zhì)的折射、反射情況，同步動態(tài)顯示各角度值。如圖所示，當(dāng)拖動、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線從空氣射入水中時(shí)，折射光線、反射光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，反射角等于入射角，折射角小于入射角，并且在左邊的動態(tài)文本框中有正確的角度值顯示。 當(dāng)拖動、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線與法線重合，即入射光線垂直射入水中時(shí)，三線合一。當(dāng)拖動、旋轉(zhuǎn)激光燈使入射光線與水面相平時(shí)，不發(fā)生折射。 如圖所示，拖動、旋轉(zhuǎn)激光燈到水中使入射光線從水中射入空氣，當(dāng)入射角大于臨界角（這時(shí)設(shè)為49度，臨界角的值與液體的折射率