自由落体运动实验仿真

龙源期刊网自由落体运动实验仿真作者：过麦良来源：《教师·上》2011年第06期摘要：笔者分析了自由落体实验不易观察的困难，采用Flash工具软件，成功地设计和编制了一套测量物体自由落体过程的仿真程序。使用表明，软件界面友好，仿真度高，互动功能强，实验内容丰富，可用于辅助教学。关键词：自由落体运动；仿真；实验；多媒体；Flash在中学物理教学中，怎样把正确的物理概念和规律传授给我们的学生，并通过生动、活泼的教学使学生领略到物理世界的奇妙，并建立起对物理学的兴趣，是每一位物理教师都时刻思考的问题。但是在传统的课堂教学中，受各种条件的限制，很多精彩纷呈的物理现象往往很难十分清晰地呈现在学生面前，只能停留在教师的心中，留下“只可意会不可言传”的尴尬，这不能不说是一个遗憾。幸运的是，现在随着计算机技术的飞速发展，这种曾经的遗憾，已有望通过现代多媒体技术手段加以弥补，把物理教学中的实验过程，运用软件制作进行仿真成为了可能，而且高效。我想以自由落体运动实验仿真为例，抛砖引玉。一、程序的选择、结构和组织方案Flash是一款动画制作软件。它几乎可以将自然界大部分事物都仿真成动画画面，而且用Flash制作的课件常令人耳目一新。具体分析“自由落体运动”实验的特点与要求，可以发现其中最难解决的问题便是实验步骤的减慢以及特定时刻的定格，Flash软件完全能胜任课件的制作。自由落体运动实验的仿真程序主要包括实验简介、实验原理、实验演示、数据处理四大部分，实验演示是本程序的核心，它有三个部分：仪器调整、演示过程、记录数据。二、程序各主要部分设计本程序共分两个场景设计，分别用来导入标题、实现初速度为零的实验过程。设置场景属性，背景色为黑色，其他值默认。龙源期刊网“场景1”层设计本场景用来产生一个实验标题、实验分组的仿真效果，共分2层。第1层，命名为“yingyue”，第一帧为关键帧，在这一帧导入一段背景音乐。第2层，命名为“bj”，第一帧为关键帧，制作标题、课题，放到适当位置，新建两个按钮，用来实现分支到初速度为零的实验过程和初始速度不为零的实验过程。场景的Actionscript：（1）在第2层第一帧添加stop();（2）按钮“初速度为零”添加on(press){gotoAndStop(场景2,1);}（3）按钮“初速度不为零”添加on(press){gotoAndStop(场景3,1);}2.“场景2”设计过程本场景用来实现初速度为零的自由落体运动的仿真过程，本场景共13层。每层的第一帧用来显示进入状态，2、3帧分别用来显示实验简介、实验原理，4到6帧用来实现实验演示循环过程，7到13帧用来实现数据处理过程。第1层，命名为“biaogetest”，第1、4、6、7a、12a、13a帧为关键帧，在第4帧、第5帧、第6帧加入如下的15个动态文本框。（7a表示第7帧加入了Actionscript）Texth1Texth11Texth12Texth13Textt1pTexth2Texth21Texth22Texth23Textt2pTexth3Texth31Texth32Texth33Textt3p第12帧除加入第4帧动态文本框外，另加入9个动态文本框。Texth1Textt1pTextg1Texth2Textt2pTextg2Texth3Textt3pTextg3第13帧，在12帧的动态文本框基础上加入一个动态文本框textg。龙源期刊网、小球下落时间、小球在B门处下落时间以及记录数据处理结果。第2层，命名为“biaoge”，第1、4、6、12、13帧为关键帧，用来框架第一层的动态文本。第3层，命名为“ball”，制作一个小球电影短片拖放到舞台上，第1、4a、5a、6a帧为关键帧。第4层，命名为“weizhi”，第1、4帧为关键帧。加入test1、test2、test3这3个动态文本，分别用来记录B门到顶部的高度h、小球运动时间，以及小球在B门时的下落时间，制作3个按钮，用来控制记录高度h、时间t、控制再实验一次，制作记录时间的计时器背景图形。第5层，命名为“zhezhaochen”，第1、4帧为关键帧，用来控制B门在拖动时上部不会显示，遮蔽第6层和第7层。第6层，命名为“button”，第1、4帧为关键帧，先制作一个隐形按钮，为在拖动B门区域内显示手势图形。第7层，命名为“Bm”，第1、4、6帧为关键帧，制作一个B门的电影短片，拖到舞台命名为“bm”，用来仿真光电门。第8层，命名为“kjbutton”，第1、4帧为关键帧。用来放置一个在K键处的隐形按钮,按下时控制电影短片“kj”能旋转。第9层，命名为“kj”，第1、4帧为关键帧，制作一个电影短片仿真开关K键。第10层，命名为“pm”，第1、4帧为关键帧，制作一个电影短片仿真P门。第11层，命名为“Kuanjia”，第1、2、3、4a帧为关键帧，用来放入实验装置图示，第2帧、第3帧分别用来放置“实验简介”“实验原理”。第12层，命名为“mulu”，第1、2、3、4、5、6、7、13帧为关键帧。制作五个按钮：“实验简介”“实验原理”“实验演示”“数据处理”“返回主页”，用来实现实验控制。第13层，命名为“bj”，第1、2、4、6、7、13帧为关键帧，用来显示背景颜色。场景的Actionscript：（1）“biaogetext”层第6帧：textt1p=(texth11+texth12+texth13)/3;textt2p=(texth21+texth22+texth33)/3;textt3p=(texth31+texth32+texth33)/3;龙源期刊网帧：textg1=2*texth1/textt1p/textt1p;textg2=2*texth2/textt2p/textt2p;textg3=2*texth3/textt3p/textt3p;第13帧：textg=(textg1+textg2+textg3)/3;stop();（2）“ball”层第4帧：test1=true;第5帧setProperty(_root.bm,_y,_root.text1+11);setProperty(_root.bm,_x,193);第6帧：if(_root.ball._y=365){stop();}else{if((_root.ball._y-140=_root.text1andtest1==true)=true){t2=Math.round(getTimer())/1000;text2=t2-t1;text3=text2;test1=false;else{t2=Math.round(getTimer())/1000;text2=t2-t1;}}setProperty(ball,_y,143+g*text2*text2/2);gotoAndPlay(5);（3）“kuanjia”层第4帧：stop();g=9.81;（4）“实验简介”按钮：on(press){gotoAndStop(2);}（5）“实验原理”按钮：on(press){gotoAndStop(3);}（6）“实验演示”按钮：on(press){hn=1;tn=1;nn=1;//用来控制记录时间按钮、高度按钮，记录时间、高度Texth1=;Texth2=Texth3=;Texth11=;Texth21=;Texth31=;Texth12=;Texth22=;Texth32=;Texth13=;Texth23=;Texth33=;Textt1p=;Textt2p=;Textt3p=;gotoAndStop(4);}（7）“数据处理”按钮：on(press){gotoAndStop(7);}龙源期刊网（8）“返回主页”按钮：on(press){gotoAndPlay(场景1,1);}（9）“kjbutton”按钮：on(press){_root.kj._rotation=-30;t1=Math.round(getTimer())/1000;setProperty(pm,_y,63.9-15);gotoAndPlay(6);}（10）“清零”按钮：on(press){text2=0.000;text3=0.000;}（11）“再来一次”按钮：on(press){gotoAndPlay(4);setProperty(_root.kj,_rotation,0);setProperty(_root.ball,_x,170);setProperty(_root.ball,_y,143);setProperty(_root.pm,_y,63.9);}（12）“记录h”按钮：on(press){if(hn==1){Texth1=text1;}if(hn==2){Texth2=text1;}if(hn==3){Texth3=text1;}hn=hn+1;}（13）“记录t”按钮:on(press){if(hn==2andtn==1){Texth11=text3;}if(hn==2andtn==2){Texth12=text3;}if(hn==2andtn==3){Texth13=text3;}if(hn==3andtn==4){Texth21=text3;}if(hn==3andtn==5){Texth22=text3;}if(hn==3andtn==6){Texth23=text3;}if(hn==4andtn==7){Texth31=text3;}if(hn==4andtn==8){Texth32=text3;}if(hn==4andtn==9){Texth33=text3;}//记录时间tn=tn+1;}（14）电影短片“bm”按钮:onClipEvent(mouseDown){if(_root._ymouse124and_root._ymouse144and_root._xmouse},onClipEvent(mouseMove){_root.text1=_root.bm._y-11;}onClipEvent(mouseUp){stopDrag();}龙源期刊网三、结束语通过分析自由落体运动实验存在的困难和不足，采用Flash工具，设计和编制了一套该实验的CAI仿真程序。使用表明，本软件界面友好，动画逼真、生动，实验过程交互功能强，内容丰富，学生兴趣大，有很大的实验辅助教学价值。不足处是立体感不是很强。参考文献：黄笃之，等.普通物理实验[M].长沙：湖南科学技术出版社,1994.郑佰鸿.FlashActionscript语法参考辞典[M].北京：中国铁道出版社，2001.杨述武.普通物理实验[M].北京：高等教育出版社，1993.张剑平.多媒体课件开发与方正奥思应用[M].北京：清华大学出版社，2000.（作者单位：新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市第六十九中学）