3DMAX在高中物理教学中的意义.docx

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1、3DMAX在高中物理教学中的意义 本文通过分析中学物理学科特点及相应的教学难点，介绍三维动画制作软件3DMAX在课堂教学中的意义。 一、中学物理情境的特征分析，及教学手段的限制分析 中学物理教学，关键在于使学生对物理情境获得快速、正确的建立与理解。之所以这也是一个教学难点，是因为物理情境所表现出的多方面特征。主要有：立体性、动态性、交互性、丰富性、破坏性、抽象性、志向性、拆解性，和微观与宏观甚至宇观的大跨度性等。以下简述之。 立体性：如磁场、交变电流的产生等部分。面对这些立体物理情境，有限的实物演示与多媒体演示，对于学生的空间概念建立，仍旧具有很大的局限性。 动态性：针对动态过程的教学，至少存

2、在这样几个问题：一是假如进行实物演示，往往过程的发生时间极短。比如平抛运动、碰撞等。二是诸如“轨迹”之类的概念，在现实中是不存在的。三是难以从容地观测探讨“某个时刻”的状况。 交互性：对随意一个物理情境，在课堂教学中能够便利地变更其物理过程的进程；实时地变更初始条件；随意地变更观测的角度；随时回放或暂停其物理过程，等等这些愿望，就现有的教学手段，实现起来还是有些奢谈。 丰富性：尽管我们经常将物理对象简化为球、立方体、板、粒子等简洁模型，来简化物理探讨。但我们很难做到对每一道习题的物理情境，给出实际的演示试验。即使有限地做到，也难以对其分析。 志向性：志向性试验，是物理探讨的一个重要方法。如伽利

3、略的志向性试验，“光滑”、“不行伸缩的轻绳”、“轻杆”、“不计重量的弹簧”，以及“重力不计”等。但正是因为“志向性”，给实际演示带来了困难。 破坏性：破坏性试验往往由于对学生感官的冲击，而能起到很好的教学效果。诸如子弹击穿物体、爆炸、易碎品的跌落致碎等，都是一些极好的常用事例。然而，演示它们，明显受到客观条件的限制，并且也很难收到相应的效果。 抽象性：原来，运用好图像工具，是解题的一个重要方法。但一个物理过程所对应的一个函数关系，远比纯粹的数学问题要困难而丰富。在同时面对实际的物理过程，和相应物理量改变关系的图像时，图像的抽象性，反到给学生带来更多的困难。 拆解性：了解一些物理对象的内部结构，

4、是中学物理教学必不行少的一个环节。比如磁电式电表的结构与原理。示波器的结构与工作原理等，须要学生对其内部结构有肯定的感性相识，这样才能更好地与所学习的相关学问联系起来。但运用器材演示，很难取得更好的课堂效果。 微观、宏观和宇观：像带电粒子在电磁场中的运动，电流强度微观表达式的推导、霍尔效应、洛伦兹力的推导，等等，都是在微观领域探讨。完全须要通过原理图，和学生的想象力，来加以弥补。同样地，万有引力及卫星与天体的运动，这些学生没有感性学问的宇观物理情境，都存在着学习难度。因此，如何能让学生更快地进入这样的微观、宏观和宇观思维，须要更好的教学手段。 上述各方面分析，使得我们始终在找寻一个更好更全面的

5、课堂教学协助工具。我们欣喜地发觉，在我们长年教学实践中遇到的上述各类问题，几乎都能够通过运用3D MAX软件，在课堂教学中加以解决。 二、3DMAX特点分析及其在物理教学中的意义 3D Studio Max常简称为3ds Max是基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、嬉戏、协助教学以及工程可视化制作。 同样地，3ds Max应用到中学物理中，或许将会为中学物理教学开拓一个新领域。这是因为它对于中学物理教学，具有以下几方面独特之处。 1.尤其简洁的快速建模 3ds Max的特长之一，就是三维场景的建立。在它的“创建”面板默认状态下，为我们供应

6、了“长方体”、“球体”、“圆柱体”、“管状体”、“平面”、“圆环”、“圆锥体”等中学物理场景中最为常见的物理对象。通过这些对象的创建，结合移动和转动工具，建立一个物理场景，只需信手拈来。 2.便利的动态过程演示及其限制 3ds Max的另一个特长，就是动画制作。其动画实现的方式多种多样，虽有难易、简洁与困难之分。但对于一般的物理情境模拟，基础的关键帧动画方式，就绰绰有余了。这种动画方式的学习，也就是一分钟的事。 同时，3ds Max动画限制区为我们供应各种便利的限制动画的方式。比如用“播放”或“暂停”按钮，进行正常播放或暂停；通过变更时间滑块，演示随意帧的状况；通过拖动时间滑块，进行逐帧演示；

7、甚至可以打开其自动生成的轨迹进行运动路径等观测等等。 3.丰富的交互功能 多媒体影视播放，缺乏交互性。试验演示虽然具有很好的多角度观测优势，但像质量、动摩擦因数等参量的随意变更，却很难做到。 而在3ds Max界面视图中，不仅可以随时演示任一时刻的场景，并且可以及其便利地在任一时刻，能便利地移动、转动场景，从而随意调整观测角度进行观测。这在观测分运动、磁场中导体棒在垂直于运动速度方向上的投影，等等立体场景的理解上，具有不行替代的优点。 4.物理条件的敏捷调整与动力学仿真 运用3ds Max在模拟运动速度、加速度、周期性运动等时，通过变更相关参数，即可实时演示不同的运动状态。简洁快速的演示，能大

8、大提高教学效果。在运用3ds Max进行动力学仿真时，更是可以随时变更物体的质量、动摩擦因数、弹性等，仿真各种材料下的相互作用。这样的做法，既极大地强化了学生的感性相识，又能大大提高了教学效率。 5.志向试验与破坏性试验的模拟 3ds Max为我们供应了中学物理关注和探讨的主要对象刚体。这使得我们实现各种试验，包括志向试验，成为了可能。在动力学仿真中，可以通过简洁地将动摩擦因数、杆子与弹簧等质量设为“0”，将弹性设为“1”等，来轻松地模拟各种志向状况。 假如略微深化地学习3ds Max的动力学仿真，及类似玻璃等刚体材料的制作，那么，进行破坏性模拟仿真试验，变得简洁而逼真。 6.各种图像与实际运

9、动的实时、同步比照 在3ds Max中打开运动对象的曲线编辑器，同时播放动画，或拖动时间滑动条，则可以在其中同步观测、分析物体运动的位移、速度、加速度，以及转动相关物理量等。实际场景中物理情境，与抽象的函数图象，在这里得到了完备结合。这是其它方法难以取代的。 鉴于3ds Max可以成为中学物理教学一个得力的教学工具，以及目前良好的沟通环境，我们正在对其进行深化探讨，作为摸索物理教学手段与方法的一个重要课题。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页