摘要：伴随着新课改的不断推进，高中物理教学中越来越需要实验教学。为了让学生的实践能力得到提高和方便学生进行自主探索性学习，同时也因为数字化实验可以突破传统实验中的很多局限，而且实验数据可以有效减小误差、便于显示，具备了效率高、应用广的优点，因此数字化实验越来越受到重视。
关键词：数字化实验；高中物理
引言：
传统的物理实验，受限于设备和教学环境，很多高中物理课堂教学受到条件制约。此外，在物理实验教学过程中，发现传统的实验方法存在误差大、数据收集缓慢、不能直接测量某些物理量、读数不便等问题。数字化实验具有实时、智能、可视化的优点，这是传统的实验方法的有用补充。这里列举了数字化实验在高中物理教学中的应用研究，以说明数字化实验如何改变了传统的物理实验教学。
一、借助数字化实验构建情境，优化物理教学活动
物理实验教学中的一些实验现象是短暂而难以观察的，例如，解释电容器充电和放电过程中电流大小和方向的瞬时变化。这些问题在教学中的存在已极大地影响了学生的学习和教师的教学。但是，使用数字实验系统可以将微观变成宏观，将抽象变成图像，并充分展示实验现象的瞬时变化，这对于学生理解和掌握物理课程中的常见现象和规律提供了很大的帮助，因此，借助数字化实验构建情境，优化物理教学活动。
二、借助数字化实验优化操作，丰富课堂活动的内容
数字化实验具有“方便收集，准确计算，实时显示”的优点。充分利用数字化实验可以借助数字化实验优化操作，丰富课堂活动的内容，弥补传统实验的不足，并最终取得良好的教学效果。突破图像教学的难题通过利用数字化实验强大的映射功能，使得相关物理量的动态变化过程以图像表示的形式呈现出来，使学生能够接受真实的实验结果，并帮助学生实现概念的变化。因此，数字化实验有着很多传统物理实验没有的有点。通过实验，学生可以感觉到原始认知与实际情况之间的矛盾，从而加深了对问题的理解。建立图像形式的空间图片，以解决学生在学习磁场过程中令人怀疑的问题。比如说他们对“通电螺线管的磁场是否最强”这个问题感到更加困惑。许多学生认为，最强的磁场位于电动螺线管的南极或北极中。因为教科书指出，通电螺线管的磁场与条形磁铁非常相似，并且条形磁铁在南极和北极具有最强的磁性。为了解决这个问题，我们可以使用干电池作为电源，干电池连接到螺线管。首先关闭电源，先使用磁传感器测量区域地磁场的强度，然后打开电源，并在螺线管周围施加磁场以使磁传感器通电。速度通过通电的螺线管，并且计算机显示磁感应强度随时间变化的图像，由于通电螺线管的磁场的存在，磁传感器周围的磁场得到了显着增强。磁场强度越大，效果越好。
三、借助数字化实验优化演示，加深知识的理解与掌握
数字实验设备具有数据采集速度快，测量精度高，适应性强等优点。借助数字化实验优化演示，加深知识的理解与掌握。使用数字实验设备，那些只能存在于书本中的想象的实验变成了可操作的实验过程，从而有效地扩展了学生的实验范围。例如，在解释瞬时速度的概念时，传统的解释方法仅使用数学引入了极限的概念，但是使用速度传感器可以有效地测量物体的瞬时速度。比如说，对象旋转速度的测量受速度和仪器等因素的影响。在传统实验中，物体旋转速度的测量一直是一个问题。磁传感器可以有效地解决这个问题。将磁传感器移至放置有条形磁铁的转盘附近，并记录磁场变化图以获取物体的精确速度。此外，实验还结合了光电门也可以测量线速度。
四、借助数字化实验突破限制，构建高效物理课堂
物理实验要求尽可能减少实验误差，而借助数字化实验突破限制，构建高效物理课堂。主要是基于两种手段：一是尽可能提高实验仪器的实验精度；二是设计更高质量的实验方案。数字化实验在实验设备和测量精度上都具有传统实验仪器无法比拟的优势。例如，在测量力时，力传感器可以精确到10-3N，这是传统高科技实验室设备无法实现的。另外，由于实验条件的原因，并非可以证明高中教科书中的所有示范实验。例如，当在牛顿第三定律中解释作用力和反作用力的大逆转时，传统的教学只能是定性分析，而将力传感器与数字实验系统结合使用可以将定性分析变成定量研究。比如磁感应强度实验，在电磁学的教学中，困难在于精确测量导电导体棒所接收的磁场力F。通常，教师在教学中只对磁感应强度进行定性研究。教科书的实验是先将物体摆动一个角度，并且可以通过摆动角度定性地比较力。数字实验设备使用力传感器和电流传感器来准确测量F的值，打破了从定性观察到定量分析的磁感应强度变化。线框在垂直位置完全平衡，通电的导体在水平方向上受到磁场力，细线的水平张力相等。L代表导线的有效长度，即磁体的宽度，首先保持L不变，即固定磁铁，合上开关，连续调节电源和变阻器，待显示稳定后，记录各组电流及其对应的F值，并对所得数据进行处理。通过图片实验绘制图像。然后保持电流I不变，依次拉出磁铁，即改变导线的长度，记录多对应力F和长度L，然后处理通过实验获得的数据并绘制图像。两个图形是穿过原点的直线。因此，通电电线的力F与电线中的电流1成正比，也与电线的长度L成正比，即F和I×L的比值是一个特定值，因此，可以通过实验看出磁场强度。
结束语：
数字实验在教学中的应用具有非常独特的优势，除了本文介绍的应用外，还有许多表现形式。如果您在实验室在线连接计算机，则可以轻松实现数据共享。同时，运用先进的数字化实验数字实验方法进行探究验证、演绎和扩展实验，使教师可以花更多的时间和精力来指导学生观察物理现象，探索物理过程，揭示物理规律，从而培养学生的独立思考能力和探究能力。
参考文献：
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