Python语言在高中物理教学中的应用.pdf

Python语言在高中物理教学中的应用绪论为了加快我国教育信息化进程，党和政府近年来颁布了一系列支持教育信息化发展的政策纲领。其中《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)第十九章中明确指出：“建立数字图书馆和虚拟实验室......”，为推进落实《教育规划纲要》关于教育信息化的总体部署，教育部组织编制了《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》。其中明确规定了要在十年内建设1500套虚拟仿真实训实验系统。两个文件中都提到了关于虚拟实验室建设的问题，这说明在随着我国教育信息化发展的要求，虚拟实验室在教学中的广泛应用已经成为一种必然趋势，虚拟实验室的开发与应用将会对实验教学改革产生变革性的影响。虚拟实验改变了以往场地、仪器等对物理实验的限制，便于学生随时进行实验操作，有利于学生创新思维能力的培养。学生可以在虚拟实验系统中专心运用已学知识进行综合性实验和设计性实验研究，不必担心设备和安全的问题，极大地激发了学生对物理实验的积极性。随着科学技术的飞速发展，计算机技术等现代信息技术在人们的日常生活中的应用越来越广泛，它也渗入到了生活中的各个领域，当然这其中就包含了教育。在高中的物理教学中，信息技术渐渐被大多数老师所采用，来形象的为学生讲解高中物理的各分支的知识。信息技术在高中物理中也有着许多独特的优势。比如，它可以形象地将物体繁琐复杂的运动用连贯的动画展示出来，从而方便学生理解。比如速度与时间图像中，经常容易把匀减速运动和反方向的匀加速运动混淆。但是把动画和图像结合起来看，就很容易理解了。关键词：教育信息化、虚拟仿真、实验教学、物理高中物理相比初中难度增加了很多，课堂也变得比较枯燥。采用信息技术之后，z讲解知识时更加有趣，学生明显会更加感兴趣和活跃，注意力也更加集中。信息技术前景非常广阔，相信未来它的教学辅助作用会越来越明显，也会越来越多的被应用在各个学科的学习中。Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的GuidovanRossum于1990年代初设计，作为一门叫做ABC语言的替代品。Python提供了高效的高级数据结构，还能简单有效地面向对象编程。Python语法和动态类型，以及解释型语言的本质，使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言，随着版本的不断更新和语言新功能的添加，逐渐被用于独立的、大型项目的开发。Python解释器易于扩展，可以使用C或C++（或者其他可以通过C调用的语言）扩展新的功能和数据类型。Python也可用于可定制化软件中的扩展程序语言。Python丰富的标准库，提供了适用于各个主要系统平台的源码或机器码。在把信息技术和高中物理教学相结合的这一方面，Python无疑是众多程序和软件中的佼佼者。Python语言用简易的程序操控动画，特别真实的虚拟了现实中的物理条件。Python还可以完成动画的制作、受力和速度的可视化，以及图表绘制等等一系列的任务。程序语言较简单，比较容易掌握。在高中物理教学中可以轻松编写程序并作为课件使用，也有利于学生理解知识、掌握知识。Python语言的程序用Vpython实现很简单。Python语言的程序转换出的3D场景，可以转动，调整距离，可以改变小球的颜色，光照等。因为这些球体，和曲线，都是以对象(object)的形式用在python的编程中。具体的模型有很多，这些模型可以非常方便的用于各种高中物理的习题和抽象知识点的讲解之中。建立小滑块，斜面，球体等各种模型。至于生成的3D场景的格式，可以用pyinstaller将.py文件转化为.exe的应用程序，在电脑上直接双击即可运行。同样也可以将生成.exe文件插入到ppt中，非常方便。在教师备课中可以对一些抽象的，难以理解的知识点进行场景化，更加直观的展示给学生。信息技术的发展，给课堂教学带来了更多可能。Algodoo作为物理教学软件，极大地提高了物理教学的效率和趣味性。本文主要研究的内容，首先概述高中物理教学中各个体系的实验研究对象。对各个实验探究过程的理论基础进行概述，然后对其分析。在弄清实验的理论基础，即实验原理后，开始用Python语言和Algodoo来分别进行仿真研究。先用Python语言编写代码和程序，运行成功后对仿真动画与图表进行分析。分析之后，再用Algodoo还原Python语言程序的二维动画。天体几乎不可能沿正圆轨道运行，所以它只能沿椭圆轨道运行。天体运行的轨道其实是引力和天体沿直线运动的趋势相互拉扯的结果，如果这两者能达到平衡，就会得到正圆轨道。换句话说，只有行星的速度大小刚好达到某个定值，并且速度的方向和连线严格垂直的时候，行星才能做标准的圆周运动。若稍有偏差，行星的运动轨迹就会变为椭圆。但这种情况几乎不存在，至少目前科学家还未发现沿正圆轨道运行的天体。天体的质量并非一成不变，在质量变化