浅析GeoGebra软件助力初中物理可视化教学

浅析GeoGebra软件助力初中物理可视化教学

刘建存

张家港市晨阳学校 邮编：215600

GeoGebra软件是由美国佛罗里达州亚特兰大学的数学教授Markus Hohenwarter所设计的，是一个结合几何（Geometry）、代数（Algebra）的动态数学教学软件。应用该软件可以画点、向量、线段、直线、多边形、各种曲线，甚至是函数，还可以改变它们的属性。该软件在官网https://www.geogebra.org/是全免费的下载的，里面还有好多案例，而且开放源代码，实现真正的共同研发、共同使用，在国际上深受好评。GeoGebra软件在物理教学中也有很重要的应用，2022年高中物理乔永海老师出版专著《GeoGebra软件和高中物理的深度融合》，书中详细介绍了如何应用GeoGebra软件来创作物理积件，成为本人文章的重要参考书目。

新课标要求采用多样话的教学方式，在初中物理光学的教学中，有许多像小孔成像的变化、凸透镜成像规律及其应用等内容，需要动态变化，学生很难想象，不容易理解。网上有一些动态的Flash经常播放不流畅，而且不能按照自己的想法修改。很多模拟实验室需要充会员，不能随意使用。面对以上问题，我采用GeoGebra软件自己制作物理积件，通过动态模拟，便于学生理解。在初二物理教学过程中，我在《3.2光的直线传播》中小孔成像、和《4.3凸透镜成像规律》应用了GeoGebra软件自己制作物理积件，动态演示教学过程，使教学更加直观。学生更加容易接受、理解。

小孔成像是光学中的一个难点，也是中考中常见考点。但实验过程不容易直观看出，学生很难理解。如图1所示，本人在上课中应用了GeoGebra积件。能够自如的改变物体的高度、位置、物距、像距等条件，也可以通过长度直观看出物与像直接距离和大小的变化关系，得到小孔成像的原理、特点。

制作步骤:（1）创建纸筒：在Y轴上创建线段AB，分别过A、B做线段AB的垂线a、b。

（2）在直线a上任取一点C，过C做a的垂线交b与点D，隐藏a、b，做射线AC、BD。

（3）确定小孔和光屏：在AB上任取一点O为小孔，连接线段CD即为光屏。

（4）创建物体：在小孔左侧任取一点M，做一个滑动条物高，过M做长度为物高的线段MN，过MN做射线MN，即为物体。

（5）完成成像光路：分别过点MO、NO做直线d、e交CM与N1M1，隐藏直线d、e，分别做向量MM1、NN1，即为光路；做向量N1M1即为像。

（6）分别测量出像的高度、物距和像距。

演示操作：（1）拖动点M，改变物距，观察像的变化；

（2）改变像高工具条，改变像的高度，观察像的变化；

（3）拖动点C，改变像距，观察像的变化。

（4）可以同时改变多个变量，观察小孔成像的特点。

凸透镜成像规律是八上物理的最大难点，如何进行物和像之间的对应，一直困扰着学生。我通过GeoGebra软件制作动画积件形式，让学生加强理解。

（1）创建凸透镜：描点O（0,0）作为光心，过光心做与X轴重合的虚线为主光轴，做滑动条f为焦距，在Y轴上以O为中心做任意长线段MN为透镜平面，在X轴上以O为中心以f为半长做线段FF1，F、F1为焦点。以分别F、F1为圆心FM为半径做弧，两弧相交即为凸透镜，隐藏多余的点和标记。

（2）确定物体：分别做滚动条h和u，将O先左移动u长度做点A,将A向上移动h长度做点B，连接向量AB即为物体。

（3）完成光路：过B做主光轴的平行线交MN于C，做直线CF，即为平行于主光轴的光路。连接BO，即为过光心的光路，两条光路相较于B1。分别用向量连接BC、CF、BO、OB1。隐藏不需要的辅助线。

（4）创建像：过B1做主光轴的垂线交主光轴于A1,向量连接即为B1A1物体。

（5）测量出像的高度和像距。

演示操作：（1）改变焦距f工具条，可以观察凸透镜的凸度随焦距的变化而变化；

（2）改变物距u工具条，观察像的大小位置变化；

（3）改变物的高度h工具条，观察像的变化。

利用GeoGebra软件来辅助初中物理教学的内容还有很多，我会在后面的教学中进行更多的尝试。总之，GeoGebra软件是教学中原本复杂抽象的问题变的直观明了，既方便教师教学内容深入展开，也便于学生理解掌握，更好的提高课堂效率。

参考文献:

［1］乔永海．GeoGebra软件和高中物理的深度融合［M］．哈尔滨工业大学出版社，2022.0：1-2.

［2］汪海宁，李红梅．浅析Geogebra软件 在物理教学中的应用［J］．科技风，2012，07 : 75-76．

［4］张赛男，周延怀，邵新一．基于 Geogebra 的辅助物理教学研究［J］．软件导刊，2012，11( 06) : 199-201．