【正文】 它的形狀是圓弧形的，其它特性與直線 軌道一樣。運(yùn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，就會(huì)在“ {t}”的位置上顯示出當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。而在電場(chǎng)對(duì)電子的加速與偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)設(shè)定為 1e12 秒左右。我們可以用“注釋標(biāo)簽”在實(shí)驗(yàn)區(qū)中輸出變量的值；可以用“變量曲線”對(duì)象繪制出變量的曲線；還可以用變量通過(guò)表達(dá)式計(jì)算得出新的物理量。 ? 用同樣的方法， 我們?cè)賱?chuàng)建出顯示小球勢(shì)能數(shù)據(jù)和小球總機(jī)械能的“動(dòng)態(tài)注釋”。下面我們以彈簧振子為例一起學(xué)習(xí)“變量曲線”對(duì)象的使用。在一個(gè)“變量曲線”對(duì)象中，可以同時(shí)繪制五條曲線。現(xiàn)在我們可以利用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 電學(xué)”模塊，進(jìn)行電學(xué)方面的探究與實(shí)驗(yàn)，既經(jīng)濟(jì)又安全。 [復(fù)制 ]： 復(fù)制當(dāng)前實(shí)驗(yàn)區(qū)中，選中的對(duì)象，到剪貼板。 一些具有特殊功能的快捷按鈕的詳細(xì)說(shuō)明如下： strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD： 選中實(shí)驗(yàn)區(qū)中的器件，點(diǎn)擊此 按鈕，可以實(shí)現(xiàn)器件的旋轉(zhuǎn)。 ： 創(chuàng)建黑盒子。 用鼠標(biāo)點(diǎn)擊需要連接導(dǎo)線的端點(diǎn)，然后松開鼠標(biāo)，在另一個(gè)器件的端點(diǎn)上再點(diǎn)擊鼠標(biāo)，則這兩個(gè)端點(diǎn)之間就用導(dǎo)線連接起來(lái)了。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD? 接下來(lái)，我們需要設(shè)置一些器件的屬性，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊器件，在彈出的菜單中點(diǎn)擊“屬性”菜單，打開該器件的屬性對(duì)話框。下面我們通過(guò)一個(gè)樓道燈電路的例子介紹單刀雙擲開關(guān)的使用。 ? 新建一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目， 按下圖所示，創(chuàng)建器件 并連接 電路 。 ? 按下圖所示， 創(chuàng)建器件并連接電路。 ? 當(dāng)我們 雙擊鼠標(biāo)，閉合開關(guān)，由于電磁繼電器的線圈中有電流通過(guò)，線圈產(chǎn)生磁力，吸合簧片，電磁繼電器的另一端就被接通了，直流電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。最后點(diǎn)擊確定按鈕。 “仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)”模塊是學(xué)生學(xué)習(xí)與探究奇妙光學(xué)世界的優(yōu)秀工具，也是教師進(jìn)行光學(xué)課程教學(xué)的優(yōu)秀工具。 [剪切 ]： 復(fù)制當(dāng)前實(shí)驗(yàn)區(qū)中選中的對(duì)象到剪貼板，并在實(shí)驗(yàn)區(qū)中刪除此對(duì)象。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們用一個(gè)白色的復(fù)色光線射向一個(gè)三棱鏡，由于三棱鏡對(duì)光線的色散作用，白色的光線被色散成了七色的彩色光線。該參數(shù)在光線被折射時(shí)用于計(jì)算光線對(duì)于介 質(zhì)的折射率，實(shí)際折射率＝介質(zhì)的折射率 *折射率倍。在光學(xué)的教學(xué)中，通常 假設(shè) 凸透鏡和凹透鏡是理想化的。 阿波羅登月飛船，登陸月球后，宇航員在月球表面放置了由三片相互垂直的平面鏡組成的反射系統(tǒng)。從物體對(duì)象 A、 B 端點(diǎn)射出的光線角度均可以調(diào)節(jié) ，調(diào)節(jié)時(shí)用鼠標(biāo)點(diǎn)中表示光線的箭頭處，然后移動(dòng)鼠標(biāo) 。汽車的倒車鏡就是凸面鏡，凸面鏡可以增加反射面積，增加視野。 方形介質(zhì) 和三角形介質(zhì)也可以用于全反射的光學(xué)實(shí)驗(yàn)。 在“光源屬性”對(duì)話框中， 可以對(duì)平行光線的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 [幫助 ]—— [幫助 ]： 打開軟件的幫助。 [打印 ]： 打印實(shí)現(xiàn)區(qū)中的圖像。 五． 軟件在教學(xué)中的應(yīng)用 光學(xué)模塊 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD一． 光學(xué) 模塊簡(jiǎn)介 “仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)” 模塊提供了方型玻璃磚、三角形玻璃磚、棱境、理想凸透鏡、理想凹透鏡、凸面鏡、凹面鏡、光線 、平行光線組、復(fù)色光線等實(shí)驗(yàn)器件。 ? 打開前面“明暗變化的燈泡”實(shí)驗(yàn)文件。 ? 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們需要一節(jié) 5AA 電池、開關(guān)、電磁繼電器、任意電壓源和直流電動(dòng)機(jī)。此電路沒(méi)有經(jīng)過(guò)整流與濾波。 信號(hào)燈和電鈴除了具有電阻外，還有個(gè)參數(shù)是工作的最小電流。 這時(shí)候安培表和伏特表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)， 我們可以從表盤中讀出，電阻兩端的電壓，和經(jīng)過(guò)電阻的電流。 ? 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們用到的電子器件有： 一個(gè)干電池組、 一個(gè)普通電阻，一個(gè)滑動(dòng)變阻器一個(gè)，指針式安培表和指針式伏特表各一只，一個(gè)單刀單 擲開關(guān)。在創(chuàng)建過(guò)程中，軟件會(huì)彈出一個(gè)選擇對(duì)話框，在對(duì)話框中我們可以選擇伏特表接線柱的擺放位置，正極在左邊或者右邊。點(diǎn)擊此按鈕，再在實(shí)驗(yàn)區(qū)中點(diǎn)擊鼠標(biāo)，可以在鼠標(biāo)位置創(chuàng)建曲線對(duì)象。 [狀態(tài)欄 ]： 顯示 /隱藏“狀態(tài)欄”。 [打印 ]： 打印實(shí)現(xiàn)區(qū)中的圖像。用戶可以利用這些電子元器件，搭建自己的實(shí)驗(yàn)電路。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD對(duì)話框的左邊是用于繪制曲線的坐標(biāo)紙，用鼠標(biāo)可以拖動(dòng)坐標(biāo)紙中的坐標(biāo)，改變坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。例如要度量 ∠ ABC，在點(diǎn)擊度量角度的菜單后，依次在實(shí)驗(yàn)區(qū)中點(diǎn)擊對(duì)象 A、 B、 C。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD ? 最后，我們使用注釋標(biāo)簽，把計(jì)算得到的結(jié)果在實(shí)驗(yàn)區(qū)中顯示出來(lái)。從主菜單中點(diǎn)擊 [程序 ]—— [變量編輯器 ]菜單，可strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD以彈出“變量編輯器”對(duì)話框。實(shí)驗(yàn)室將以實(shí)驗(yàn)最小掃描時(shí)間為計(jì)算步長(zhǎng)，逐步計(jì)算實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)，并對(duì)計(jì)算出的狀態(tài)進(jìn)行演示。在一些例子中，將詳細(xì)的說(shuō)明它的妙用。直線軌道與圓弧軌道可以相互的連接。在彈簧振子的阻尼振蕩實(shí)驗(yàn)中，也需要阻尼介質(zhì)。 “仿真物理實(shí)驗(yàn)室”可以繪制點(diǎn)電荷形成的等勢(shì)面和電力線。“閃照設(shè)置”頁(yè)面，控制著運(yùn)動(dòng)對(duì)象的閃照功能，在前面的平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)使用了閃照功能。例如：實(shí)驗(yàn)最小掃描時(shí)間 是 秒，每脈掃描時(shí)間是100，則在演示中以 秒實(shí)驗(yàn)時(shí)間為單位進(jìn)行刷新；一般設(shè)定為 100比較合適。月球上的重力加速度約為地球上的 1/6，如果要在月球上做自由落體運(yùn)動(dòng)或平拋運(yùn)動(dòng) 的實(shí)驗(yàn) ，可以把重力加 速度設(shè)置為 。在有些實(shí)驗(yàn)中，為了避免運(yùn)動(dòng)對(duì)象之間 的萬(wàn)有引力 的干擾，可以不選擇此選項(xiàng)。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD 通過(guò)這個(gè)例子， 您已經(jīng)學(xué)會(huì)了用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)模塊” 制作物理 實(shí)驗(yàn) 的一般方法。 在 自由落體運(yùn)動(dòng)與 平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，我們要考慮重力作用，所以 選中“考慮重力作用”，然后 點(diǎn)擊 確定。 ? 現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)的坐標(biāo)已經(jīng)確定了。 [幫助 ]—— [幫助 ]： 打開軟件的幫助。 [角度 ]： 度量運(yùn)動(dòng)對(duì) 象、輔助點(diǎn)構(gòu)成的角度，并把度量值顯示在實(shí)驗(yàn)區(qū)中。 [退 出 ]： 退出軟件。 “運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)”模塊還為用戶提供了各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯示與分析方法。用戶可以利用這些電子元器件，搭建自己的實(shí)驗(yàn)電路。例如連接串聯(lián)與并聯(lián)電路、用伏安法測(cè)量電阻、測(cè)量路端電壓、用惠斯通電橋精確測(cè)量電阻、用電磁繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的簡(jiǎn)單控制等。用戶可以用標(biāo)簽動(dòng)態(tài)的顯示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)矢量的變化表示數(shù)據(jù)，也可以繪制各種數(shù)據(jù)的關(guān)系曲線 ，例如 V/T 曲線、 S/T 曲線等 。 [編輯 ]—— [實(shí)驗(yàn)設(shè)置 ]： 彈出“實(shí)驗(yàn)設(shè)置”對(duì)話框，在“實(shí)驗(yàn)設(shè)置”對(duì)話框中，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室的基本環(huán)境、物理常量進(jìn)行設(shè)置。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD[程序 ]—— [變量編輯器 ]： 彈出“變量編輯器”對(duì)話框，用戶可以在此對(duì)話框中，自定義變量。 [關(guān)于仿真物理實(shí)驗(yàn)室 ] 顯示“仿真物理實(shí)驗(yàn)室”的相關(guān)信息。在實(shí)驗(yàn)區(qū)的右邊彈出了一個(gè)豎直的窗體，這就是“ 器件箱 ”。 ? 下面我們就可以運(yùn)行實(shí)驗(yàn)了。 總的來(lái)說(shuō)制作的過(guò)程是這樣的： 1.新建一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求，確定坐標(biāo)的位置，并設(shè)置坐標(biāo)的比例； 實(shí)驗(yàn)設(shè)置按鈕 ，在“實(shí)驗(yàn)設(shè)置”對(duì)話 框中對(duì)實(shí)驗(yàn)的大環(huán)境， 和一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； “器件箱” 中，選擇器件，放在實(shí)驗(yàn)區(qū)中，并設(shè)置它們的屬性； 實(shí)驗(yàn)，修改參數(shù)，研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析其中的物理規(guī)律 。軟件在默認(rèn)狀態(tài)下，不選擇此選項(xiàng)。 “萬(wàn)有引力恒量” ： 牛頓萬(wàn)有引力公式中的 G，它是一個(gè)常量，數(shù)值為。 “暫停時(shí)刻” 如果把它設(shè)置成一個(gè)非零的值，軟件將每隔等于此 值的時(shí)間暫停一次，以便于分析和研究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 在“變量列表”頁(yè)面中，有軟件為每個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的物理參數(shù)所定義的變量，在后面的高級(jí)應(yīng)用技巧中，我們將詳細(xì)介紹變量的應(yīng)用。 首先，我們要在實(shí)驗(yàn)區(qū)中創(chuàng)建至少一個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)象 。 彈簧 “ 仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)”模塊中的彈簧有兩種 ，懸掛彈簧和連接彈簧。在驗(yàn)證動(dòng)量守恒 的實(shí)驗(yàn)中軌道的作用顯而易見。 注釋 標(biāo)簽 “運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力學(xué)”模塊提供了兩種注釋，動(dòng)態(tài)注釋和多行注釋。從理論上講，實(shí)驗(yàn)最小掃描時(shí)間越小，實(shí)驗(yàn)的精度可能越高；但同時(shí)會(huì)耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，演示的速度也會(huì)變慢。 分別輸入“ 變量名稱 ” 和“初始值”，然后點(diǎn)擊“添加”按鈕，就可以創(chuàng)建自定義變量了。從器件箱中，創(chuàng)建一個(gè)“動(dòng)態(tài)注釋”， 在彈出的“注釋設(shè)置”對(duì)話框中，我們輸入以下內(nèi)容“ 小球的動(dòng)能＝ {Ek}”，注意要把變量放在 {}中。需要注意的事，度量的值是以角度為單位的。在對(duì)話框的右上方是設(shè)置曲線坐標(biāo)比例的編輯框，分別可以設(shè)置橫坐標(biāo)比例和縱坐標(biāo)比例。例如連接串聯(lián)與并聯(lián)電路、用伏安法測(cè)量電阻、測(cè)量路端電壓、用惠斯通電橋精確測(cè)量電阻、用電磁繼電器實(shí)現(xiàn) 對(duì)電路的簡(jiǎn)單控制等。 [退出 ]： 退出 軟件。 [幫助 ]—— [幫助 ]： 打開軟件的幫助。 ： 創(chuàng)建圖片對(duì)象。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們選擇正極在右邊的那只數(shù)字式伏特表。 我們從器件箱中創(chuàng)建出這些器件，把它們放在實(shí)驗(yàn)區(qū)中。用鼠標(biāo)點(diǎn)中滑動(dòng)變阻器上的滑片，左右移動(dòng)鼠標(biāo)，可以改變電路 中的電阻，使安培表與伏特表的指針也隨之發(fā)生偏轉(zhuǎn)。對(duì)于信號(hào)燈對(duì)象，只有當(dāng)電流大于“起亮電流”時(shí)，信號(hào)燈才被點(diǎn)亮。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD 其他類 在其他類中，電學(xué)模塊提供了，保險(xiǎn)絲、二極管、電磁繼電器 、引出導(dǎo)線、水位開關(guān)、溫度開關(guān)。按下圖所示，把這些器件擺放在實(shí)驗(yàn)區(qū)中，并用導(dǎo)線連接電路。 ? 點(diǎn)擊工具欄上的“注釋”按鈕 ，在實(shí)驗(yàn)區(qū)中需要放置注釋的地方點(diǎn)擊鼠標(biāo)，彈出“注釋設(shè)置”對(duì)話框。 用戶可以在任意組合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建自己的實(shí)驗(yàn)。 [退出 ]： 退出軟件。 [關(guān)于仿真物理實(shí)驗(yàn)室 ]： 顯示“仿真 物理實(shí)驗(yàn)室”的相關(guān)信息。X1,Y1 是光源光線的起點(diǎn)坐標(biāo)， X2,Y2 是光源光線箭頭的坐標(biāo)。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD 真實(shí)凸透鏡 、真實(shí)凹透鏡 真實(shí)凸透鏡和真實(shí)凹透鏡 ，是一面平直、另一面為圓弧的玻璃磚。 下圖為用“仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)”模塊模擬的汽車大燈原理圖。 “仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)”模塊，為用戶提供各種光學(xué)器件，還為 用戶提供了一些常用的輔助器件。下圖為物體在平面鏡中成像的光路圖。 理想凸透鏡 、理想凹透鏡 “仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)”模塊， 提供了理想化的凸透鏡和凹透鏡，它們的折射能力是被理想化的，例如：理想的凸透鏡可以把平行于主軸的光線準(zhǔn)確的匯聚到焦點(diǎn)上，而真實(shí)的單片凸透鏡只能把同樣的光線近似的匯聚到焦點(diǎn)上。 需要特別說(shuō)明的是“折射率倍”參數(shù)。 strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD 四． 操作指南 1. 第一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)實(shí)驗(yàn) 我們來(lái)做一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們將學(xué)習(xí)“仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)”模塊的基本使用方法。 [重做 ]： 切換實(shí)驗(yàn)區(qū)中電學(xué)器件的顯示方式為實(shí)物圖或符號(hào)圖。“仿真物理實(shí)驗(yàn)室 —— 光學(xué)” 模塊不但能夠進(jìn)行仿真，還可以為用戶演示整個(gè)物理過(guò)程的詳細(xì)情況。在輸入變量時(shí)，可以通過(guò)對(duì)話框左下方的下拉框選擇變量。設(shè)置任意電壓源的電壓為 10 伏特；電磁繼電器的線圈電阻為 1 歐姆，吸合電流為 安培。 下面， 我們做一個(gè)保險(xiǎn)絲的實(shí)驗(yàn) 。下面我們來(lái)做個(gè)明暗變化的燈泡實(shí)驗(yàn)。單刀單擲開關(guān)，在前面的例子中已經(jīng)介紹了它的使用方法。如下圖所示。 ? 請(qǐng)注意器件邊緣的黃色小圓圈，這是 器件的接線柱，連接導(dǎo)線的端strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD點(diǎn)。 目前支持 bmp 和 jpg 位圖格式。 軟件的工具欄及快捷按鈕 功能 如下： 工具欄上的快捷按鈕，對(duì)應(yīng)同名的菜單項(xiàng)功能。 [實(shí)物圖 /電學(xué)符號(hào) ]： 切換實(shí)驗(yàn)區(qū)中電學(xué)器件的顯示方式為實(shí)物圖或符號(hào)圖。 在真實(shí)的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，存在安全性風(fēng)險(xiǎn)，并可能造成電學(xué)器件的損毀。在坐標(biāo)比例設(shè)置編 輯框的下面是曲線關(guān)聯(lián)變量的設(shè)置。使用“變量曲線”對(duì)象，可以十分方便的繪制出各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線，繪制與分析數(shù)據(jù)曲線是學(xué)習(xí)和研究物理的重要方法之一。 點(diǎn)擊“選擇字體”按鈕可以為注釋更改字體或字號(hào)。 有了這些變量，我們可以在很多的地方使用到 它們 。例如在自由落體實(shí)驗(yàn)中設(shè)定為 秒左右；在地球人造衛(wèi)星strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD實(shí)驗(yàn)中設(shè)定為 1 秒左右就可以了。您還可以使用它動(dòng)態(tài)的顯示實(shí)驗(yàn)中的變量，strengh ofpibly,HPI(013N5)Z4AFGD例如：輸入“時(shí)間 = {t} 秒 ”，其中 t 為時(shí)間 變量。軌道對(duì)半徑為零的運(yùn)動(dòng)對(duì)象不起作用。它本身沒(méi)有質(zhì)量，具有真實(shí)世界彈簧的特性，遵循胡克定律。 strengh ofpibly,HPI(01