物理实验中的模拟法

物理实验中的模拟法（精选12篇）

物理实验中的模拟法 篇1

物理实验中的模拟法, 根据其特点及主要功能, 并结合本人教学实践, 分为以下四类。

1 对象模拟

对象模拟的设计思想主要在于下述两种情况: 其一是为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征, 摒弃次要的非本质因素, 使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如质点、刚体、理想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、理想变压器等理想模型, 以及天体运动模型, 微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时, 在实验基础上, 运用对象模拟法, 用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此, 不但加深对 “单向性”的认识, 而且激发了兴趣, 开阔了思路。其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力比较抽象, 在地理课中亦有提及。我们不妨取一只旧的橡皮蓝球 ( 或地球仪) 来模拟地球自转, 然后将红墨水从上往下滴落在转动的 “地球”表面。此时即可明显看到水痕西边呈扩散状, 从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。

2 物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中, 人们常常希望利用模拟试验来代替对实际现象的研究, 以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如用水代替石油研究其在管道中的运动, 把设计好的收音机缩小成模型放在风洞中试验其特性等。其特点即模拟与原型遵循同样的物理规律, 故称为物理相似模拟。

巷理实验教学中的 “失重和超重模拟实验”, “萝卜”马德堡半球, 帕斯卡裂桶, 用带电的肥皂泡在竖直电场中的平衡进行 “密立根油滴实验”的模拟, 以及十分壮观的 “可乐瓶水火箭”等, 均是物理相似模拟的范例。

3 过程模拟

把具体物理过程纯粹化、理想化, 并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化, 易于控制。

气体压强的分子运动论观点, 通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程, 如果用豆 ( 或沙) 落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟, 就显得直观生动了。布朗运动的模拟, 装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。

电子技术中半导体的导电机理, 电子运动易理解, 空穴导电则抽象, 课堂教学中如用 “空位置”的运动来作一现场过程模拟, 无疑会使学生茅塞顿开。分析曲线运动的思想方法———运动的分解和合成是个难点, 可以平抛运动为突破口, 在演示有关实验后, 用“慢镜头”的方法, 手持粉笔头边走 ( 模拟水平匀速直线运动) 边沿自身前方, 从上向下加速下移, 以此模拟平抛运动, 既简单明了, 又便于分析。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点, 运用模拟器材, 以纽扣状的物体来表示振动的质点, 通过摇转, 使质点绕平衡位置上下振动, 而整体波形向外传递, 边演示边分析, 效果很好。

热学中的统计方法和光本性的几率概念, 由于受课堂教学时间的限制, 怎样从个别事件的无规律过渡到大量事件的有规律, 成了模拟实验的设计难点, 在教学中采用全同等可能过程, 在不同时刻的空间比较可以等效变换成同一时刻不同状态的比较的方法, 让全班同学同时掷币若干次, 然后统计比较下列情况 “国徽”朝上的次数: ( 1) 某同学; ( 2) 某小组同学; ( 3) 全班同学。从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教育。

4 模拟放大

在物理概念和规律教学中, 学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律, 因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大正是采用空间放大和时间放大的方式, 抓住本质特征, 展现其生动直观形象, 从而促进思维顺利进行。

液体压强与流速的关系学生比较陌生, 可以通过模拟放大的方法加以演示, 让学生加深印象。具体方法是: 把灌足有色水的气球跟各部分粗细不同, 且在粗细不同的地方有竖直小侧管的水平玻璃管连接, 让竖直小侧管管口向上。由于气球膜的收缩力对水产生的水压使气球内的水通过玻璃管流出, 这时我们看到, 水在各个侧管中上升的高度不同, 接玻璃管粗处侧管的水面升得较高, 接玻璃管细处侧管的水面升得较低, 这说明流动液体的压强在管道细的地方比粗的地方小, 而在同一管道中, 管道细的地方液体流速大, 管道粗的地方液体流速小, 故实验表明: 液体流速大处压强小, 液体的流速小处压强大。

如果我们用手挤压气球, 这时看到玻璃管中水的流速加大, 同时所有小侧管中的水面下降; 松手停止挤压气球, 可看到玻璃管中水的流速变小, 同时所有小侧管中的水面上升。用这个方法, 我们可以演示, 液体流速大时压强小, 流速小时压强大。

液体表面张力实验中的 “水面浮针”, 学生感到新奇, 但在分析受力时往往错误认为表面张力与重力平衡, 经指出后又不理解沿液体表面作用的力并没有作用在针上。究其原因是学生在形成概念过程中缺乏直观材料。为此, 用一只较大的气球, 充入少量气体, 然后在上面放一根小铁棒, 以此来模拟放大液面浮针, 并指出液体表面张力同橡皮膜的张力, 只作用在它们的表面, 并没有作用在针 ( 或棒) 上, 作用在针上的是因液体表面张力而产生的液面对针的支持力。通过令人信服的实验还使学生进一步明确: 表面张力的作用是保持液面不分裂。

力的分解, 关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。其中三角支架是典型的问题, 在教学中教师由两个同学配合, 一个同学用手撑着腰, 另一个同学在手的肘部用力竖直往下拉, 让他感受力的作用效果。在讲摩擦力的方向时, 用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势, 一目了然。

综上所述, 模拟法作为科学研究中的一种最基础的方法, 已在物理实验教学中日益受到人们的重视。这种方法, 必将在开拓设计思路, 激发学生兴趣, 突破教学难点等方面发挥其独特作用。

物理实验中的模拟法 篇2

#include #include using namespace std;#define c 2982 #define pai 3.1415926535 int main(){

cout << “声源坐标为：（”<

if(acos(D/sqrt(pow(A,2)+pow(B,2)))+angle2 < pai/2)else angle1 = angle2x1*(pow(x2,2)+pow(y2,2)-pow(c*dt2,2));B = y2*(pow(x1,2)+pow(y1,2)-pow(c*dt1,2))c*dt2*(pow(x1,2)+pow(y1,2)-pow(c*dt1,2));double x0,x1,x2,y0,y1,y2,t0,t1,t2,t3,A,B,D,angle1,angle2,dt1,dt2,r;x0=0,x1=0,x2=0.45;y0=0,y1=0.3,y2=0;int i = 8;while(i--){

cout <<“请输入第<<8-i<<”组时间数y据Y“<< endl;cin >> t0 >> t1 >> t2>> t3;t0 = t0 / 1000000;t1 = t1 / 1000000;t2 = t2 / 1000000;dt1 = t1t0;} // end main;

程序运行:

2、GPS模拟 C++程序：

#include #include #include using namespace std;#define c 2982 #define min 0.0000000001

void GPS(double x[10] , double y[10] , double t[10] , double x1 , double y1 , int num){

double a1,a2,a3,a4,b1,b2,mult,D=0,E=0;int i;while(1){

a1 = a2 = a3 = a4 = b1 = b2 = 0;for(i = 0;i < 10;i ++){

a1 = a1-(3*pow((x[i]-x1),2)+pow((y[i]/1000-y1),2)-pow(c*t[i]/1000000,2));a2 = a2+2*(x[i]/1000-x1)*(y1-y[i]/1000);a3 = a2;a4 = a4-(3*pow((y[i]-y1),2)+pow((x[i]/1000-x1),2)-pow(c*t[i]/1000000,2));

b1 = b2 = b1+(pow((x[i]/1000-x1),2)+pow((y[i]/1000-y1),2)-pow(c*t[i]/1000000,2))*(x1-x[i]/1000);b2+(pow((x[i]/1000-x1),2)+pow((y[i]/1000-y1),2)-pow(c*t[i]/1000000,2))*(y1-y[i]/1000);} //end for;mult = a3/a1;a4-= a2*mult;b2-= b1*mult;E = b2/a4;D =(b1-a2*E)/a1;x1 += D;y1 += E;if((pow(D,2)+pow(E,2))< min)break;} // end while;x1 = x1*1000;y1 = y1*1000;cout <<”点P“<< num <<”定位于: X = “<< fixed << setprecision(8)<< x1;cout <<”(mm), Y = “<< fixed << setprecision(8)<< y1 <<”(mm)“<

GPS(x,y,t1,0,0,1);GPS(x,y,t2,0,0.3,2);GPS(x,y,t3,0.45,0,3);cin>>yy;return 0;int yy;double t1[10] , t2[10] , t3[10] , x[10] , y[10];

cout << ”请输入时间数据Y(us)与坐标数据Y(mm):“ << endl;int i;for(i = 0;i <= 9;i ++){ cout << ”第“ << i+1 << ”组" << endl;cin >> t1[i] >> t2[i] >> t3[i] >> x[i] >> y[i];} // end for;

} // end main;

“模拟实验”与高中物理 篇3

这里的“模拟”是指通过设计与原型相似的模型，并利用该模型来间接地研究原型规律和过程的方法。此法应用于物理教学可使事过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在实验中重现，可将现象简化或进行时间、空间的放大或缩小，甚至可对那些既不能打开，又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。特别是解决那些尚无简单有效的仪器可演示的实验，模拟实验成了一种重要的教学辅助手段。

物理实验中的模拟法，根据它的特点和主要功能，我在此粗略地把它分为以下四类。

1研究主体模拟

在这里把可以用放大或缩小的，相似的，而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象的方法称为研究主体模拟。

研究主体模拟的设计思想主要在于下述两种情况：其一是为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如物理中的多种理想模型，以及天体运动模型，微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时，我在实验基础上，运用研究主体模拟法，用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此，不但加深对“单向性”认识，而且激发了兴趣，开阔了思路。

其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力、南北半球的气旋、旋涡方向等，在地理课中亦有提及。方法：我们可以取一只旧的橡皮篮球(或地球仪)来模拟地球自转，然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”表面。此时可明显看到水痕向西边呈扩散状，从而令人信服的说明北半球向南的水流冲刷西岸这一自然现象。

我市慈溪中学物理组自制的波的形成演示仪，也是对研究主体——绳波中的绳用小球进行了模拟。把小球用弹性橡皮筋竖直悬挂，每个小球间也用弹性橡皮筋连接，这样就用小球模拟了绳中的各个质点。每个小球间的弹性橡皮筋表示各个质点间是有相互作用的弹力的，任意一个质点所做的振动都是受迫振动。

2物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中，人们常常希望利用模拟试验来代替对实际现象的研究，以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如用水代替石油研究其在管道中的运动。其特点是模拟与原型遵循同样的物理规律，故称之为物理相似模拟。

物理教学中的“失重和超重”，我们用类似航天员训练的方法模拟。一种是测力计与物体一起自由下落(实验室有成套实验器材)，另一种利用物体在液体中所受的浮力等于重力去模拟物体在失重下的物理状态。

海市蜃楼是一种罕见的自然现象，教学中一般只作介绍，至多不过看看录像，不能满足学生的好奇心和求知欲，如果能在实验室加以模拟，则不仅可激发学生探求自然奥秘的浓厚兴趣，还可加深对有关知识的理解。首先，我们可以在三面透明的玻璃箱中放人若干白糖而不加搅拌，使糖水造成折射率随深度而变化，而最大折射率出现在含糖较多的容器底部，以此来模拟大气折射率随高度而变化。当用氦氖激光光束从侧面射入此溶液时，即可看到光束弯曲现象。然后再以某些景物作海市蜃楼模拟，使之起到突破时空限制，重现自然奇景之目的。另外，用带电的肥皂泡在竖直电场中的平衡进行“密立根油滴实验”的模拟(比较困难)，以及十分壮观的“可乐瓶水火箭”等，均是物理相似模拟的范例。

3过程模拟

如果把具体物理过程纯粹化、理想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化，易于控制。

例如，气体压强的分子运动论观点，通常采用雨滴打伞面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程，书本介绍用豆(或沙)落在电子称上来模拟，就显得直观生动了。装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。

又如布朗运动的模拟，用一个装有小弹球的容器，小弹球可以被底部弹射装置无规则搅动，分别放入小球，相对较大的球，分析放入球的运动及受力情况，从而更好地理解布朗运动的特点。

我们在分析曲线运动时，有一个重要的思想方法——运动的合成和分解是个难点，在此我们以平抛运动为例，在演示有关实验后，用“慢镜头”的方法，手持粉笔头边走(模拟水平匀速直线运动)边从上向下加速下移粉笔头(相对于自己)，以此模拟平抛运动，既简单明了，又便于分析。

热学中的统计方法和光本性概念，由于受课堂教学方法和时间的限制，怎样从个别事件的无规律过渡到大量事件的有规律，成了模拟实验的设计难点，在教学中可采用这样的替换，把在不同时刻的物体空间分布规律等效变换成同一时刻不同状态规律的比较的方法，让全班同学同时掷硬币若干次，然后统计比较下列情况“国徽”朝上的次数：(1)某同学，(2)某小组同学，(3)全班同学。从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教育。

4模拟放大

在物理概念和规律教学中，学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律，因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大就是采用空间放大和时间放大的方式，抓住本质特征，展现实验，使其生动、直观、形象。从而促进思维顺利进行。

液体表面张力实验中的“水面浮针”，学生感到新奇，但在分析受力时往往错误认为表面张力与重力平衡，经指出后又不理解沿液体表面作用的力并没有作用在针上。究其原因是学生在形成概念过程中缺乏直观材料。为此。我用一只较大的气球，充入少量气体，然后在上面放一根小铁棒，以此来模拟放大液面浮针，并指出液体表面张力同橡皮膜的张力，只作用在它们的表面，并没有作用在针(或棒)上，作用在针上的是因液体表面张力而产生的液面对针的支持力。通过令人信服的实验还使学生进一步明确：表面张力的作用是保持液面不分裂。

力的分解，关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。斜面上物体的重力的分解是其中的典型，我们教师在教学中用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势，用吹塑纸(或海绵)模拟斜面挡板，则斜面被压和物体向下滑动趋势一目了然。这样，学生也能用类似方法分析其他力产生的效果。

教材里有一个固体形变演示实验：用手捏压装满水的圆柱体玻璃瓶(瓶盖中心开孔并插一玻璃细管)，玻璃细管中水面上升，松开手，水面又降回原位，这说明瓶子受捏压时发生了形变。其实这个实验，我们需稍加改进。因为有的学生提出水面上升不是因为瓶子形变，而是由于手的温度较高，瓶中的水吸热升温体积膨胀所致，为了消除学生的误解，可将圆柱体玻璃瓶换为椭圆柱体玻璃瓶，先沿短轴方向捏压，细管中水面上升，后沿玻璃瓶长轴方向捏压，细管中水面不但没有上升，反而还下降了。从而使学生确信水面的升降是玻璃瓶形变的结果。这样一来，不仅效果依然明显，而且使实验可信度大增。

在新编中学物理教材中还增加了多普勒效应。要观察由于声源和观察者的运动而使接收到的声音频率发生的变化显然比较困难，但用单位时间内从观察者身旁通过的人数来模拟放大声波的波数(即频率)，并让学生实际表演一下，能使学生在轻松愉快的气氛中加深对此现象的理解。

浅谈物理实验中的模拟法 篇4

一、对象模拟

就是用放大或缩小了的、相似的, 而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象的方法叫对象模拟。对象模拟的设计思想主要在于下述两种情况:其一是为了突出客观实体的主要矛盾和本质特征, 摒弃次要的非本质因素, 使研究对象从客观实体中直接抽象出来。如质点、刚体、理想气体、弹簧振子、点电荷、纯电阻、理想变压器等理想模型, 以及天体运动模型、微观结构等几何相似模型。在研究二极管的单向导电性时, 在实验基础上运用对象模拟法, 用自行车气门和进水阀门来模拟单向门。如此, 不但加深对“单向性”的认识, 而且激发了兴趣, 开阔了思路。其二是为了解释某些行为和特征而建立起来的模拟。如地球因自转而产生的科里奥利力比较抽象, 在地理课中亦有提及。我们不妨取一只旧的橡皮蓝球来模拟地球自转, 然后将红墨水从上往下滴落在转动的“地球”表面。此时即可明显看到水痕西边呈扩散状, 从而令人信服的说明北半球南流冲刷西岸这一自然现象。

二、物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中, 人们常常希望利用模拟试验来代替对实际现象的研究, 以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如用水代替石油研究其在管道中的运动, 把设计好的收音机缩小成模型放在风洞中试验其特性等。其特点即模拟与原型遵循同样的物理规律, 故称为物理相似模拟。

三、过程模拟

把具体物理过程纯粹化、理想化, 并根据其本质特征而设计的一种模拟叫过程模拟。其特点是过程简化, 易于控制。气体压强的分子运动论观点, 通常采用雨滴打伞等面来类比。这种大量分子对器壁连续碰撞的过程, 如果用豆落在平衡天平一端倒扣着的托盘底上的现象来模拟, 就显得直观生动了。布朗运动的模拟, 装有铁屑的试管模拟铁棒的磁化和退磁等都是过程模拟的成功例子。电子技术中半导体的导电机理, 电子运动易理解, 空穴导电则抽象, 课堂教学中如用“空位置”的运动来作一现场过程模拟, 无疑会使学生茅塞顿开。分析曲线运动的思想方法, 运动的分解和合成是个难点, 可以平抛运动为突破口, 在演示有关实验后, 用“慢镜头”的方法, 手持粉笔头边走边沿自身前方, 从上向下加速下移, 以此模拟平抛运动, 既简单明了, 又便于分析。理解机械波的形成过程是本章教学的一个重点和难点, 运用模拟器材, 以纽扣状的物体来表示振动的质点, 通过摇转, 使质点绕平衡位置上下振动, 而整体波形向外传递, 边演示边分析, 效果很好。

热学中的统计方法和光本性的几率概念, 由于受课堂教学时间的限制, 怎样从个别事件的无规律过渡到大量事件的有规律, 成了模拟实验的设计难点, 在教学中采用全同等可能过程, 在不同时刻的空间比较可以等效变换成同一时刻不同状态的比较的方法, 让全班同学同时掷币若干次, 然后统计比较下列情况“国徽”朝上的次数。

四、模拟放大

在物理概念和规律教学中, 学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律, 因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大正是采用空间放大和时间放大的方式, 抓住本质特征, 展现其生动直观形象, 从而促进思维顺利进行。

液体压强与流速的关系学生比较陌生, 可以通过模拟放大的方法加以演示, 让学生加深印象。具体方法是: 把灌足有色水的气球跟各部分粗细不同, 且在粗细不同的地方有竖直小侧管的水平玻璃管连接, 让竖直小侧管管口向上。由于气球膜的收缩力对水产生的水压使气球内的水通过玻璃管流出, 这时我们看到, 水在各个侧管中上升的高度不同, 接玻璃管粗处侧管的水面升得较高, 接玻璃管细处侧管的水面升得较低, 这说明流动液体的压强在管道细的地方比粗的地方小, 而在同一管道中, 管道细的地方液体流速大, 管道粗的地方液体流速小, 故实验表明: 液体流速大处压强小, 液体的流速小处压强大。

如果我们用手挤压气球, 这时看到玻璃管中水的流速加大, 同时所有小侧管中的水面下降;松手停止挤压气球, 可看到玻璃管中水的流速变小, 同时所有小侧管中的水面上升。用这个方法, 我们可以演示, 液体流速大时压强小, 流速小时压强大。

液体表面张力实验中的“水面浮针”, 学生感到新奇, 但在分析受力时往往错误认为表面张力与重力平衡, 经指出后又不理解沿液体表面作用的力并没有作用在针上。究其原因是学生在形成概念过程中缺乏直观材料。为此, 用一只较大的气球, 充入少量气体, 然后在上面放一根小铁棒, 以此来模拟放大液面浮针, 并指出液体表面张力同橡皮膜的张力, 只作用在它们的表面, 并没有作用在针上, 作用在针上的是因液体表面张力而产生的液面对针的支持力。通过令人信服的实验还使学生进一步明确: 表面张力的作用是保持液面不分裂。

力的分解, 关键是根据力产生的效果来确定分力的方向。其中三角支架是典型的问题, 在教学中教师由两个同学配合, 一个同学用手撑着腰, 另一个同学在手的肘部用力竖直往下拉, 让他感受力的作用效果。在讲摩擦力的方向时, 用长毛板刷来模拟放大物体的运动趋势, 一目了然。

新编物理教材中增加了多普勒效应。要观察由于声源和观察者的运动而使接收到的声音频率发生的变化显然比较困难, 但用单位时间内从观察者身旁通过的人数来模拟放大声波的波数, 并让学生实际表演一下, 确能使学生在轻松愉快的气氛中加深对此现象的理解。也可以通过水波在屏幕上加以演示多普勒效应, 效果也都很好。

摘要：模拟法是通过设计与原型相似的模型并利用该模型来间接地研究原型规律的方法。模拟法作为科学研究的一种最基础的方法, 已在物理实验教学中日益受到重视。

物理实验中的模拟法 篇5

三结论

数据处理及误差分析的思想应贯穿于实验教学的始终，启发学生学习分析影响实验结果不确定度的原因，寻求、探讨解决方案，长此以往，学生综合运用知识的能力以及分析、解决问题的能力和综验报告时，需要根据实验数据画出透射光强度I随夹角θ的变化规律。表格1给出了实验中测量的数据。基于测量的数据，利用计算机模拟方法我们画出透射光强度I随夹角θ变化的物理图像，这里我们选择的计算机语言为IDL，如图1所示。合素质必将得到提高。民航安全是民航类院校始终关注的重中之重，作为教学改革的一个试点，本文着重从精确分析数据的角度入手，寄希望于培养学生各方面能力的同时，也能潜移默化地训练学生一丝不苟的工作态度。教学改革是一个系统性工程，在紧紧把握教改主线的前提下，我们将努力开拓新的教学模式，争取将计算机模拟、大学物理、数学分析等专业结合在一起，使它们都参与到课程改革中去，这也是本篇文章所要表达的核心思想。

参考文献

[1]丘锡彬，唐昌建.基于计算机模拟技术的现代物理学教学研究[J].高等理科教育，,6：74-77.

[2]管靖.理论力学计算机模拟实验课程的探索[J].大学物理，,20（8）：38-40.

[3]袁振国.当代教育学[M].北京：教育科学出版社，:106-108.

[4]乌美娜.教学设计[M].北京：高等教育出版社，:105-110.

物理实验中的模拟法 篇6

【关键词】模拟性实验  高中生物  实验教学 应用研究

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0183-01

生物实验教学是高中生物知识开展的主要实施方法，实验研究主要分析总结了分子生物学、生物化学、结构生物学、微生物学、生理学、组织学等，对高中生学习生物知识有很好的帮助作用。模拟性实验教学是在新课程教学改革提倡的条件下开展出来的，模拟性实验教学在高中生物教学中应用是一种教法上创新，在教学模式上打破了教学的局限性，在教学上开放了教学空间，为整个生物教学节约课程资源，在教学实验操作上更加具有可控性。在整个实验的模拟性场景中，充分的启发学生的思维，让学生积极主动地参与到教学中来，为生物实验教学节省课程资源，培养学生自己主动参与的能力，是理论与实践相结合的教学理念。

一、高中生物实验教学现状

高中生物实验教学在一定基础上可以培养学生全面的素质和科学研究能力，在我国现阶段社会发展中，生物技术在很多领域开展的很好，很多企业发展都需要生物实验的原则与方法来支撑，在新课程教学改革中，已经把生物实验原则写进教材中，通过生物实验来加深对所学的知识的理解，通过生物实验可以培养学生与学生、教师之间合作与交流能力，同时能够把新课程教学理念全面贯彻到高中生物教学实践中去。我们应该根据社会上对知识体系的需求，培养学生能够适应社会发展的需要，让学生能够成为社会上有贡献的人才。教师在教学方法上进行一定程度上创新，教师要多钻研生物技术实验研究理论，改变以往教学方法过于单一性，在高中生物教学中以实验为教学方法的理论在不断地推广，被部分高中生物教学所采纳。改变以往生物教学中实验教学方法陈旧，把模拟性生物实验方法应用到高中生物教学中去，教师对每一节生物课程都要精心设计，全面了解教材内容，设计好教学环境让学生主动参与进来。

二、模拟性实验研究目的和意义

模拟性实验是根据高中生身心和智力发展需要设计的一种有效教学方法，为学生设计好实验学习平台，是高中生物实验教学方法的创新。这一种教学试验模式，是在于全面提高学生的素质能力，提高学生学习生物知识的能力，将探究式学习方法传授给学生，让学生善于在试验中与学生合作的目的。模拟性实验与实际演示实验相比，对生物教学资源的节约和时间限制上都有一定意义，可以在教学成本上减少开销，并且易于学生简单操作。通过模拟性生物实验可以让学生更加直观的了解生物知识，培养学生形成自己的思维模式。对生物知识有从整体到局部、从宏观到微观、从生物实验中分析出来教材知识的基本原理。是高中生适应社会发展需要的主要手段，是教师进行教学方法改革与创新的主要途径，培养学生创新精神和实践能力的要求。

三、模拟性实验在高中生物实验教学中的应用研究

模拟性实验是以计算机多媒体技术，把生物知识中所要进行实验过程贯穿在实验教学中，是让计算机与学生、教师之间进行教学互动，相互之间进行协作的目的，把相关多媒体功能开发和软件技术应用到高中生物教学实际中，给学生带来许多新颖的感官知识，从而提高学生学习生物知识的动机。模拟性教学场景中，可以自主进行实验相关程序的观察，学生首先是进行自主思考，教师给予适当的指导和辅助。提高学生发现问题，对现有教材知识提出质疑、设想解决问题的办法、最后验证自身实验能力。模拟性实验原则就是尽可能在课堂上减少不必要的操作与组织时间，精简了实验收集过程。过去的一些生物实验方法在很大程度浪费了学生的时间与精力，在实际课堂上开展难度较大。模拟性实验，主要集中了计算机软件的优点，来实现同步实验和科学演示讲演的课程。给学生带来了多种展示内容，让学生有充分的想象时间，让学生从固定的书本知识中走出来。高中生物进行模拟性实验教学，给学生带来的是多种动画操作效果，对学生的感官系统进行刺激，强调动态学习生物知识，可以再一定程度上模拟花鸟鱼虫的动态效果。

四、结语

总之，通过我们对新课程教学理念的充分研究，对过去的教学实验方法进行创新的理念下，充分的把模拟性生物实验引进高中生物教学中来，把生活中许多生物知识引入到高中生物课堂中来，能够把多媒体计算机的技术应用到生物实验中是一种教法上的创新，应用好生物技术是一门比较前沿的学科，实验起着非常重要的作用，所以必须对高中生物教学进行教法创新。让学生积极主动地参与到教学中来，全面提高学生参与教学知识的兴趣，保证学生学到生物知识，让高中生物教学开展有声有色。

参考文献：

[1]李媛.学生学业成败归因的理论与研究综述[J].教育理论与实践，2004（2）

[2]李鹤.教师教学归因中的偏差及取向[J].现代中小学教育，2002（5）

[3]覃效敏.归因理论在教师正确引导学生行为中的运用[J].山东电大学报，2004（1）

[4]隋光远.中学生学业成就动机归因训练效果的追踪研究[J].心理科学，2005（1）

作者简介：

计算机模拟在物理实验中的应用 篇7

一、计算机模拟实验优点分析

计算机模拟实验方式能够有效减少环境局限、时空局限、设备局限等因素对物理实验教学的影响, 例如, 原子核式结构模型、a粒子散射、原子核的链式反应等实验, 上述实验是物理的初步基础, 缺少这些实验环节, 学生将很难建立正确的物理知识链结构体系。但是, 在教学过程中这些实验很难完成, 通过信息技术方式则能将实验现象生动、直观地展现到学生面前, 使学生很好地掌握这些实验包含的知识内容。

计算机模拟实验充分利用了计算机技术, 计算机技术自身就是技术创新产物, 其为物理实验教学提供了非常丰富的资源信息, 例如, 通过计算机多媒体技术方式可以为学生提供有趣、生动、形象的实验过程, 进一步丰富学生表象, 对学生想象力、实践能力的培养也起到了重要作用。另外, 计算机技术可以为学生提供个别化的学习模式, 实现 “因材施教”。

计算机模拟实验能够积极整合传统教学中的优秀理念、现代教育思想, 能够有效缩短物理实验时数, 教师在一定的时间内可以安排更多的实验项目, 进而提高物理实验教学效率。计算机模拟实验教学还能在实验教学课时总数不变的情况下, 进一步丰富实验教学资源。另外, 计算机网络与计算机模拟实验相互结合, 能够有效完成远程模拟实验室学习, 在这种环境下, 学生可以通过网络技术随时随地地进行实验学习, 与其他人员分享教学资源、学习心得, 进而为实验环节奠定良好学习基础。

从整体上来说, 计算机模拟实验一方面能够有效解决传统物理实验教学存在的弊端, 一方面能够有效提高物理实验教学质量、教学效率, 进一步拓宽学生的知识面、提升学生的创新能力, 激发学生学习物理的积极性。

二、计算机在物理实验中的应用范围

计算机在物理实验中的应用范围比较广泛, 有以下几种: 1测定时间。在单片机上配备定时器接口, 可以使学生非常容易地测量、记录某一实验过程所需时间。例如, 通过计算机技术能够精确记录油滴实验过程中油滴的时间。2计数。计数利用了计算机技术处理脉冲, 例如, 在完成电路配接滞后, 可以按照一定程序使用脉冲技术, 并由计算机处理结果。3测量电量。在物理实验过程中, 电量与非电量转化比较频繁, 可以通过计算机方式处理数字信号, 并进行数据测量。4记录瞬态过程。对于部分非周期过程研究, 普通方式很难完成。可以通过记录、采样高速瞬态方式进行非周期过程研究, 实验过程完成后, 通过计算机方式详细分析、研究记录结果。5分析实验结果。计算机技术具有较强的逻辑运算能力、数字处理能力, 能够精确分析结果的最大值、最小值, 有效记录周期信号频率, 进而得出微积分。6控制实验过程。计算机技术能够按照预先设定的程序进行数字量输出与信号控制, 然后通过接口电路、数模转换器等, 有效控制实验过程, 使得物理实验按照设计步骤进行, 避免了手动测量误差和人为性误差。另外, 计算机模拟实验还能够使操作人员远离强电磁场、放射源等对人体有伤害的区域。

三、计算机模拟在物理实验中的应用策略

1. 利用多媒体技术进行实验教学

大学物理实验内容比较广泛, 但是, 实验课时有限。因此, 在传统物理实验教学中经常采用填鸭式教学方式, 只能让学生按照课本内容进行学习, 学生所获得的理论均为课本上的数据, 无法让学生接触到实验操作与实验学习。利用计算机多媒体技术进行实验教学能够充分锻炼学生的创新意识、丰富实验教材, 克服物理实验弊端。部分物理实验抽象性较强, 传统的教学模式不能直观地表达给学生。通过计算机教学方式, 能够将抽象内容具体化, 让学生获得更多的数据信息。例如, 霍尔效应中建立平衡态过程, 可以通过计算机技术将实验瞬时完成的现象放慢, 进而让学生全面观察、了解、掌握。计算机技术中的flash、powerpoint等软件, 可以让学生科学、近距离接触物理实验。通过计算机技术让学生掌握实验具体的步骤, 掌握实验包含的理论知识, 更好地验证自己的观点。另外, 教师还可以根据教学模块将物理实验、物理教学内容制作成网络课件, 上传到网络上, 方便学生课下的交流学习。

2. 利用多媒体技术进行教学管理

由于受到物理实验室教学设备、环境限制, 教师需要手工登记学生的出勤情况、作业完成情况、成绩情况等。这些工作非常琐碎, 会占据教师的部分精力、时间。利用计算机多媒体技术进行教学管理, 可以方便地记录学生的各种信息, 全面提高教学效率。利用计算机多媒体技术进行教学管理, 应加强系统软件开发与研究力度, 结合实验教学的特殊性, 积极选择科学软件, 进一步提高教学有效性。

结语

综上所述, 计算机技术在物理实验教学中应用广泛, 充分利用多媒体技术能够将物理实验与现代计算机技术充分结合, 促进物理实验教学的顺利开展。

参考文献

[1]鲍军委.计算机在物理实验教学中的应用与矛盾[J].大学物理实验, 2014 (02)

[2]霍剑青, 王晓蒲.大学物理实验信息化教学与物理实验教学方法的研究[J].中国大学教学, 2013 (05)

[3]傅敏学, 张连芳, 刘滢滢.开设计算机数据采集系列实验提升物理实验技术水平[J].实验技术与管理, 2012 (04)

物理实验中的模拟法 篇8

关键词：多媒体模拟实验,物理器材实验,优势互补,教学质量

多媒体模拟实验的出现, 更新了传统物理教学方式, 拓宽了物理知识的展示途径, 以丰富的图画、声音为基础, 吸引学生注意力, 能有效提高学生课堂参与度。 对传统物理器材实验产生了较大冲击, 甚至部分教师主动以模拟实验代替器材实验, 但这种方式不可取, 物理器材实验具备其不可比拟的优势, 只有将二者有机统一, 才能更好地让学生理解物理理论知识, 将理论运用于生活实践。

一、物理器材实验优势分析

物理器材实验, 顾名思义, 其以真实、可感的实验器材为基础, 具备以下两方面优势: 从学生动手操作能力的角度分析, 器材实验需要学生全身心参与, 并严格按照实验操作标准, 进行相关操作[1]。 如果学生在操作过程中出现不认真的情况, 则可能导致实验结果不正确, 从而在很大程度上集中学生注意力。 如在学习高中物理人教版“运动的描述”中, 学生需要进行“小车实验”, 即利用打点计时器记录“小车”在轨道上滑行的轨迹。 如果使用多媒体模拟实验, 学生就不能很好地掌握打点计时器等物理器材的操作;从学生创新意识的角度分析, 物理注重对学生创新能力的培养, 在进行器材实验的过程中, 可能会发生较多的“突发状况”, 虽然会在一定程度上打乱教师上课节奏, 但对培养学生探究意识具有重要作用。 因此, 物理器材实验有利于营造良好课堂气氛, 激发学生物理学习兴趣, 带动学生参与到课堂学习中[2]。

二、多媒体模拟实验优势分析

多媒体模拟实验是科学技术发展的产物, 能够动态展示物理理论概念的由来, 也能将经典物理实验进行还原, 使得学生更深层地理解物理学科, 帮助学生构建完整的物理知识网络[3]。 如高中物理人教版“伽利略斜面实验”, 教师可以通过多媒体模拟实验, 找到伽利略当时实验的视频, 播放给学生看, 并再利用多媒体设备, 模拟出实验场景, 加深学生对“匀变速直线运动”知识的印象。 此外, 多媒体模拟实验能展示很多实验室不能完成的实验, 受到资金投入、 实验性质等方面的影响, 很多高中物理实验不能通过器材展示, 如“万有引力”, 针对这种情况, 教师可以借助模拟实验, 向学生展示更形象的物理概念。

三、物理器材实验与多媒体模拟实验优势互补途径

物理器材实验与多媒体模拟实验都存在一定优势, 教师只有将二者有机统一, 根据学生实际需要, 结合课程目标, 选择合适的实验方式, 充分发挥物理探究实验的作用, 才能达到较好的物理教学效果。

(一) 借助多媒体模拟实验, 验证物理器材实验结果。

在物理器材实验过程中, 受到人为因素、外界环境因素等方面的限制, 使得实验结果存在一定偏差, 使得学生对物理现象的理解处于表层, 造成知识掌握不全面等问题[4]。 针对这种情况, 教师可以借助多媒体模拟实验, 排除外界环境干扰, 在没有其他条件的作用下, 完成实验的验证, 重新展示物理现象和验证实验结果, 帮助学生形成严谨的学习态度。 如在学习高中物理人教版“摩擦力”的知识时, 教师可以先让学生进行“平衡摩擦力”的器材实验, 即将小车放置在平板上, 并将平板一端垫高, 观察小车在不受牵引力影响的状态中下滑的速度, 并探究影响摩擦力的因素。 再通过多媒体实验, 重新展示没有任何外界干扰的实验情况, 帮助学生验证器材实验结果。

(二) 通过多媒体模拟实验, 示范物理器材操作方式。

在进行物理器材实验时, 每班学生人数较多, 使得教师在演示实验过程中, 不能全面观看到器材的操作方式, 而多媒体模拟实验的出现, 很好地弥补了器材实验的缺陷, 通过制作动态的PPT, 在大屏幕中循环播放物理器材操作方式[5], 引导学生完成正确的物理探究实验。 如在演示“交变电流”的操作实验时, 可以将寻找“正极”、“负极”的方式, 制作成动画, 更好地引导学生完成每一实验步骤。 此外, 可以利用多媒体模拟实验讲解器材的原理, 将其内部结构以图片的方式展现出来。

(三) 创新物理器材实验与多媒体模拟实验方式。

在实际教学过程中, 教师应充分融合物理器材实验和多媒体模拟实验, 进一步提高物理实验的有效性, 优化探究实验的设置, 改变传统的教学方式, 利用模拟实验的优势, 搭建其与器材实验的沟通桥梁, 如在“验证机械能守恒定律”时, 可以让学生先通过器材实验, 再进行多媒体模拟实验的方式, 加深学生对“机械能守恒表达式”的记忆。 教师应不断研究两种实验方式之间的联系, 通过合适的方法将其联系在一起, 形成新的实验方式, 提高实验的有效性。

综上所述, 物理器材实验与多媒体模拟实验都具备不可替代的优势, 只有将二者有机融合, 才能更好地开展物理探究实验, 充分发挥学生课堂主体作用, 提高学生实验参与程度。 在完成物理器材实验后, 再用多媒体模拟实验进行检验, 确保实验结果的科学性和可靠性, 树立学生严谨的学习意识;借助多媒体模拟实验的优势, 向学生示范物理器材的正确操作方式, 协调两种实验之间的关系, 从不同角度开展物理实验, 让学生在动手操作过程中, 获取物理知识, 选择合理的实验方式, 发挥实验的作用, 为提高学生物理成绩打下坚实基础。

参考文献

[1]于璟琛.现代信息技术在物理教学中的应用及其注意事项[J].科技资讯, 2015, 30:146-147.

[2]赵丹, 邹鹏, 刘晓非.多媒体技术在高校微生物学实验课上的应用初探[J].教育现代化, 2015, 16:129-130.

[3]纪娜娜.高中地理生活化教学初探——以鲁教版地理教材为蓝本谈高中地理教学[J].中国培训, 2015, 08:191.

[4]吴传茂.Multisim仿真软件在《电工技术基础与技能》教学中的应用[J].科技展望, 2015, 34:177.

物理实验中的模拟法 篇9

由于人为操作、环境条件等因素的制约, 使得演示实验的效果只能是尽善尽美, 不能完全克服误差带来的视觉演示效果。那么, 我们物理教师就可以利用先进的、科学的、现代的教学辅助手段来克服上述不足, 弥补各种条件造成的影响, 我们可以通过计算机多媒体设备, 利用各种多媒体软件实现模拟物理学中的各种演示实验, 可以将现实生活中的物理实验经过相应软件设计与开发, 就可以形成一个模拟演示实验人为操作、室内环境等条件, 这样可以避免上述人为、自然环境等不可控制或控制起来需要较高造价等问题。

例如:在物理实验演示中做平抛运动时, 需要将平抛运动从两个方向去分析, 一个是竖直方向的自由落体运动, 另一个是水平方向的匀速直线运动。在动画制作时可通过Authorware制作, 通过PowerPoint的超级链接, 增添其动画效果。在Authorware中制作三个不同颜色的小球, 通过对运动图标属性的设置, 让三个小球分别作平抛运动, 自由落体运动和水平方向的匀速直线运动, 让它们同时运动, 同时停止。通过Authorware制作动画, 让学生清楚的看到在竖直方向第一个小球的运动与第二个小球完全一致, 在水平方向与第三个小球完全一致。模拟的效果生动形象, 使学生进一步理解平抛运动的过程。这样既弥补了PowerPoint动画功能之不足, 同时又充分利用了PowerPoint文本设置灵活的优势。

可见, 多媒体软件设计在物理演示实验中的重要地位, 分析该实验与现实生活中或物理实验室中同样问题的对比作用, 说明多媒体实现模拟演示实验的好处很多, 价值凸现:

1、可以克服人为操作技能高低等问题的影响

对于简单的演示实验来讲, 人为可以进行多次重复实验操作, 以便达到一个理想的实验效果。多次实验操作, 可能会出现多样结果, 当然这是实验允许的, 且多次操作取数据平均值是合理的、更加接近理论值;如果人为操作遇到仪器设备的重新定位、调试, 那么工作量是非常大的;在操作技能方面, 需要多次进行练习、反复操作来熟练掌握该实验的操作程序, 近而达到较高的操作技能。如果采用多媒体软件模拟演示就要方便得多, 只要重复播放几次就可以了, 而且不占用太多实验整理时间, 也就能克服人为的操作技能高低问题。

2、可以避免由于实验仪器精密度造成的不良效果

这样模拟演示实验基本上用不到精密实验仪器, 当然有些实验是取代不了的;但大多数实验, 如果实用软件开发得好, 我们都可以做。这样只要用计算机就可以完成演示实验的教学效果, 且大大减少了大宗贵重、精密仪器的使用、采购, 相应减少了大量开销, 节约了教育经费的投入。

3、可以克服实验室环境条件等因素造成的影响

模拟实验室的环境, 我们可以将人为难以准确操作、精确测定、科学设置的条件, 如温度、湿度、风力等, 通过软件开发, 合理设定实验需要的理想条件即可。免去人为调试的困难, 大大减少了操作者的体力劳动等问题;另外, 关于照度、振动强度等问题在实验室中控制是非常困难的, 如实现上面的操作就可以完全消除其干扰。

4、可以使观察者反复观察实验过程, 并能够总结实验规律

既然是演示实验, 要求教师讲清楚原理后, 让学生仔细、认真观察演示实验, 不在提示的情况下, 能够总结出实验的基本规律;这样模拟演示可以缩短实际实验操作的时间, 且多次重复操作更加有利用学生从不同角度观察实验过程, 理解实验原理, 揭示、总结实验规律。

物理实验中的模拟法 篇10

1 实验及数值模拟

1. 1 实验流程

实验流程主要包含3 个部分: 水体; 气藏; 井口, 如图1 所示。分别进行了不同水体大小条件下的气藏衰竭开采模拟实验, 监测了水体压力、气水界面压力、出口端压力、出口流量等数据随着时间的变化。

1. 2 实验过程

气藏是用3 块串联的均质全直径岩心来模拟的, 气藏压力25 MPa, 水体是通过中间容器模拟的, 中间容器体积10 L, 水体压力25 MPa, 无穷大水体是通过恒压泵实现的。出口用气体质量流量控制计保证气体的恒流量生产, 产量1 000 m L/min, 当流量不能保持稳定时, 流量计还可以对流量进行计量。

1. 3 实验结果

实验中所选用的岩心及其参数, 如表1 所示。

1) 20 倍底水气藏衰竭开采模拟实验水侵情况。水侵主要发生在气藏的下部, 下部两块岩心的含水饱和度分别达到了57. 6% 和21. 3% , 而上部岩心的含水饱和度为0, 如图2 和表2 所示。

2) 无穷大底水气藏衰竭开采水侵情况: 水体无穷大, 水侵量大于20 倍水体时的水侵量, 下部两块岩心侵入一定量的水, 上部岩心的水侵量很小, 如图3 和表3 所示。

从3 块基质岩心含水饱和度分布可以看出, 水体的岩心含水饱和度接近残余气条件下的含水饱和度, 而最上面一块岩心基本上没有水侵入, 中间岩心有一定的水量侵入。这就表明: 均质气藏衰竭开采时, 底水基本呈活塞式向前推进, 由于基质渗透率低, 侵入速度相当缓慢。底水呈活塞式侵入的特征, 还可以从两相渗流这方面进行解释: 两相渗流过程中, 驱替相与被驱替相的流度比小于等于1 时就会出现活塞流[10]。此处水与气的流度比为0. 002, 远远小于1, 所以此时的流动为活塞式流动。

1. 4 数学模型

根据基质模型的水侵实验结果, 水基本上呈活塞式侵入, 建立基质水侵数学模型 ( 图4) 。原始气水界面为L, 气水前缘为xf, 横截面积为A, 孔隙度为φ, 气测渗透率为Kg, 水测渗透率Kw, 各处初始压力均为Pi, 边界处压力为Pe, 气水前缘处压力为Pf, 井底压力Pw, 水体倍数为n, 孔隙体积Vp, 水压缩系数为Cw, 束缚水饱和度Swi, 残余气饱和度Sgr, 标况下温度Tsc, 压力p, 标况下压力Psc, 温度T, 气体黏度μ, 水相黏度 μw, 气体偏差因子Z, 表观水侵速度Vb, 真实水侵速度Vt, 累计产气量Gp, 气体地层体积系数Bg, 岩心长度L。

1. 4. 1 稳产期

①压力波及到原始气水界面以前, 根据气体产量公式:

式 ( 1) 中,

定义拟压力函数

压力刚波及到原始气水界面时, m ( L) =m ( Pi) 。

这样根据储层物性、产气量和式 ( 2) 即可求得压力波及到原始气水界面时地层压力分布规律。

②压力波及到气水界面以后。

根据物质平衡方程得到: 水体膨胀量=水侵量

则水侵速度:

真实速度:

水圈闭气体部分压力分布:

自由气部分压力分布:

根据物质平衡, 累计产气量:

1. 4. 2 递减期

对于递减期, 通过文献调研[11], 无底水气藏产气速度qD与 ( 1 -Rpsp) 的平方相关性很好。式中:Rpsp为采出程度, 单位: 分数。这个关系式也可以通过物质平衡方程和气体产量公式推导得出。本文通过拟合发现, 与文献[11]类似, 不同的底水条件下, 产气速度与采出程度具有很好的二项式关系, 利用这个关系本文可以计算不同采出程度时的产气速度。通过对实验数据的拟合, 得到了相应的系数, 如图5 所示。

1. 4. 3 计算结果

通过上面的基质活塞式推进水侵数学模型, 可计算出稳产期时间、水体压力、气水界面压力、出口压力及递减期的产量随时间变化规律。通过计算, 本文得到了无底水、20 倍底水及无穷大底水条件下, 不同配产条件下的产量曲线, 及稳产期压力分布曲线, 并与实验结果进行对比, 两者匹配得很好, 进一步验证了此模型的可靠性。如图6 ~ 图8 所示。

1. 4. 4 敏感因素分析

利用上述模型, 结合实验结果, 对影响水侵的一些敏感性参数进行了分析, 包括: 水体大小、产气速度及渗透率。

从图9、图10 可以看出, 水体大小对采出程度的影响不大, 采出程度主要取决于渗透率和产气速度。

从产气量的计算公式可以看出: 渗透率和产气速度决定了稳产期末的压力, 从而也就决定了稳产期采出程度。实验与数模均表明: 水体可以为气藏提供一定的能量, 水驱前缘均匀推进的有水气藏可能比无水气藏的采出程度更高。水体对气藏有两个方面的影响, 一方面水体可以为气藏提供一定的能量, 另一方面水体一旦侵入气藏就会将气藏中一部分气体封闭起来, 形成水封气。但是由于均质气藏中, 水侵前缘呈均匀推进, 侵入的体积有限, 所以对气体的封闭作用不强, 反而, 为气藏提供能量的作用占据了主要地位, 所以水体的总体作用表现为: 增加了采出程度。但由于水体侵入的体积有限, 所以水体大小对采出程度的影响很小。因此, 对于含有边底水的均质低渗气藏应当尽量采取低速开采。

2 结论及建议

1) 利用岩心实验研究气藏衰竭开采过程中的水侵, 可以得到水侵基本上呈活塞式推进的规律。

2) 均质气藏产气速度与采出程度呈很好的二项式关系。

3) 对于均质气藏, 渗透率和产气速度是决定稳产期采收率的主要因素。水体可以为气藏提供一定的能量, 但水体大小对采出程度的影响很小。

参考文献

[1] Guo B, Lee R L.Determination of the maximum water-free production rate of a horizontal well with water/oil/interface cresting.proceedings of the SPE Rocky Mountain Regional Meeting, Casper, Wyoming, Society of Petroleum Engineers, Inc., 1992

[2] Hoyland L, Papatzacos P, Skjaeveland S.Critical rate for water coning:correlation and analytical solution.SPE Reservoir Engineering, 1989, 4 (4) :495—502

[3] Muskat M, Wyckoff R.An approximate theory of water coning in oil production.Trans AIME, 1935;114:144—163

[4] 何晓东, 邹绍林, 卢晓敏.边水气藏水侵特征识别及机理初探.天然气工业, 2006; (03) :87—89

[5] 黄炳光, 刘蜀知, 唐海, 等.气藏工程与动态分析方法.北京:石油工业出版社, 2004

[6] 蒋平, 张贵才, 何小娟, 等.底水锥进的动态预测方法.钻采工艺, 2007;30 (2) :71—73

[7] 李传亮.利用矿场资料确定底水油藏油井临界产量的新方法.石油钻采工艺, 1993;15 (5) :59—62

[8] 李传亮.气藏水侵量的计算方法研究.新疆石油地质, 2003;2003, 24 (5) :430—431

[9] 杨胜来, 魏俊之.油层物理学.北京:石油工业出版社, 2004

[10] Dake L P.Fundamentals of Reservoir Engineering.Netherlands:Elsevier Science, 1983

模拟实验在地理教学中的作用 篇11

【摘要】 模拟实验是一种传统的地理课堂教学方法，在新课程改革发展如火如荼的今天，现代化信息技术越来越多的应用到地理课堂教学中。地理课堂实验逐渐退出了正统的教学过程，多数的教师也都能够用现代化的多媒体技术来展示繁琐复杂的地理实验，虽然很直观、很形象，但是，笔者认为，传统的地理课堂实验教学可以更有效地发挥学生的实际动手能力，增加学生对地理原理和规律的深刻认识，提高学生学习地理的兴趣。在教育技术信息化的今天，我们必须在教学的过程中发扬传统地理课堂实验教学的优势，并与现代化信息技术相结合，我们的高中地理课堂必定会更加丰富多彩，教学效果也必定会更加出色。

【关键词】 模拟实验 地理教学 作用

【中图分类号】 G633.55 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2016）02-050-010

地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的科学，它跨越了“人文与社会”和“自然科学”两个领域。地理既然是自然科学的一部分，当然离不开实验的教学，因为，自然科学是建立在实验的基础上发展起来的。《地理课程标准》也明确指出“重视对地理问题的探究。倡导自主学习、合作学习和探究学习，开展地理观测、地理考察、地理实验、地理调查和地理专题研究等实践活动”，而且在第三部分内容标准中，针对地理1的活动建议里也多次提到模拟实验。实践证明，地理实验在地理教学中起着不可替代的作用。

一、展示地理课堂魅力，激发学生学习兴趣

丰富的自然地理环境决定了地理课堂必然有丰富的地理模拟实验，丰富的地理模拟实验创造了地理课堂浓厚的学习氛围，浓厚的学习氛围影响了地理课堂教学的效果、展示了地理课堂的魅力。同时，地理教师搜集、整理、选择合适、有效的地理模拟实验，也展示了地理教师深厚、扎实的专业知识和个人地理素养。因此，地理模拟实验在课堂的穿插进行，决定了地理课堂教学的成败。

枯燥乏味、抽象空洞的地理课堂，学生了无兴趣；可见可看、可听可想、可动可感的地理课堂，学生兴致盎然。对于自己可以直接参与并且解决的知识，学生表现出了极大的兴趣和参与的热情。这就要求地理教师充分做足课前功课，认真选好课堂实验，确保地理模拟实验在课堂顺利、有序、高效进行。

二、培养学生综合能力，提高学生地理技能

地理模拟实验的开展可以通过学生自主合作完成、教师辅助完成和观看地理模拟实验完成。不管是哪种形式的实验，学生都在自己的实际参与中看了、听了、做了、想了，学生在实验的过程中也学会了如何选择实验素材，如何组织实验实施，如何分析实验过程，如何总结实验规律，如何写出实验结果。这样的地理实验课堂必然会锻炼学生科学严谨的分析地理原理、规律能力的提升。

实验教学强调演示与参与，它能够有力地改变被动接受式的学习方式，让学生在实验设计、实验操作、实验观察记录、实验分析研究的过程中主动获取知识、得出结论。在设计实验时，能锻炼和培养想象能力和创新能力；在实验操作时，需要精细敏锐的感知和观察力去发现一些重要现象，从而培养了观察能力；在研究原因、结果、形成概念的过程中，通过分析、比较、判定、推理等，能培养逻辑思维能力和归纳、分析能力；此外，还能够培养组织能力、实际操作能力、解决问题能力等。

地理实验虽然不能全部再现自然界的真实情况，但作为科学实验，必须尽量接近实际，这就需要控制好实验条件，如使用的材料、气温状况、水分情况、实验时间等，从而让学生受到科学方法的练习。有些实验需要经历很多困难才能得到结果，在这样的过程中，学生会逐渐形成浓厚的科学爱好、实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风、坚忍不拔的意志，这些无疑是新课程改革锁定的目标。

三、活跃地理课堂气氛，提高地理教学效率

地理实验一种直观、形象的教学方法，尽管地理实验与实际地理过程有很大差别，但必竟给学生提供了直接观察的机会，能够调动学生的多种感官，高效率、高质量地把握地理基础知识和基本技能。有这样一句格言：“我听到了，就忘记了；我看见了，就记住了；我做过了，就理解了。”所以在教学中引入实验，看似耽误了时间，却能给学生留下深刻的记忆。比如，在学习黄赤交角对直射点移动的影响时，学生通过在模型上调整黄赤交角的大小及演示公转运动，很容易得出结论；在学习山地的形成一节内容时，通过教师展示模型，让学生演示褶皱、断层的形成过程，观察背斜、向斜岩层的新老关系，分析地质构造的应用，这样学生就会彻底理解所学知识，更好的运用所学知识解决实际问题。

同时，做实验比使用多媒体教学更有说服力，地理教学中许多老师都热中于使用多媒体演示，使用flash动画，在上公开课的时候，假如没有多媒体公开课就似乎不成功似的。其实，使用多媒体演示，虽然能做到声音、图像、文字、动画等综合运用。但现在学生都很喜欢看动画片，知道教学中使用的动画和动画片的原理是相同的，随着电脑技术的发展，许多跟现实生活不相符合的事情都可以用电脑做出来。所以许多好的学生认为，多媒体是使用了电脑合成技术，不是实际的情况，他们不相信这一套。若能用实验演示一下，学生一下子就能明白其中的道理，也不用老师讲的这么吃力了。

总之，合理的实验设计与教学安排能够极大地激发学生学习地理的兴趣，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，也有激发学生探索自然奥秘的精神和树立科学，帮助学生形成科学的世界观与价值观。所以我们广大一线教师要积极探索，发挥我们的聪明才智，进行科学的实验设计，高度重视地理实验，这不仅是地理课程标准所倡导的，也是实现地理素养教育的重要途径。

（注：2015年度河南省基础教育教学研究项目《高中地理教学模拟实验的行动研究》JCJYC151212002）

[ 参 考 文 献 ]

[1]顾娟.地理实验教学初探，中小学实验与装备，2006年6期.

[2]黄莉敏.中学地理教学参考，地理模拟实验教学与实践，2014年5期.

物理实验中的模拟法 篇12

1 实验部分

1.1 实验条件

1.1.1 岩心情况

结合渤海油田某区块油层物性参数及韵律特征，制作人造三层非均质长方岩心，各层渗透率分别为:300×10-3μm2、900×10-3μm2、3 000×10-3μm2。详见表1。

1.1.2 模型及井网设计

模型示意图如图1所示，井网为两注三采，其中上方左侧为注水井，上方右侧为注水井;模型上布置9口取样井，其中5口兼做测压井。通过使左右两侧测压井压力平均值保持一定比例，就能保证模型注水区与注聚区压力成一定比例。模型中部布置微电极监测油水前缘，实际模型照片如图2。

1.1.3 实验用聚合物

疏水缔合型聚合物，相对分子质量1 250万左右，浓度1 750 mg/L。

1.1.4 实验用水

见表2。

1.1.5 实验用油

渤海油田某区块原油和航空煤油按一定比例配成模拟油，在65℃下黏度为70.37 m Pa·s。

1.1.6 实验温度

实际油藏温度65.0℃。

1.2 实验方案

实验按注聚区域与注水区域压力之比分别为2∶1、1∶1及1∶2，保持注聚井注入速度为1 m L/min，通过调整注水井注入速度达到压力保持一定比例的实验要求。具体实验方案见表3。

2 实验结果及分析

2.1 水聚接触带分析

由图3～图6可以看出，当注聚区压力∶注水区压力为2∶1时，注入聚合物0.15 PV时聚合物已经向注水区域扩散到模型的2/3处，聚合物大量扩散到注入水区域，由于弥散作用，聚合物被注入水稀释，黏度降低，在聚合物波及的区域内不能很好的起到降低油水流度比的作用，驱替效果较差。

当注聚区压力:注水区压力为1∶1时，注入水及聚合物基本平行推进，聚合物波及面积略小于注入水波及面积。与其他两个方案相比，水聚接触带面积最小，此时聚合物利用效率最高。聚合物既能起到扩大波及体积作用，又能保持一定的黏度，提高驱油效率，采出程度最高。

当注聚区压力:注水区压力为1∶2时，其水聚接触带面积大于方案二，与方案一相当。由于注水区域压力大，注入水最高波及约整个模型的3/4，迫使注入的聚合物停留在注聚端的模型边部，由于波及面积小，聚合物有效作用的区域较小，聚合物驱对采收率贡献受到一定影响。但由于水驱端较高的注入速度和驱替倍数条件下，采出程度略高于方案一。

综合以上可以看出，水聚同驱时，保持注聚区压力与注水区压力近似相等，能使水驱段塞与聚驱段塞相对均衡的推进，减小水聚接触带面积，提高聚合物利用率，获得较好的驱替效果。

2.2 剩余油分布规律分析

表4为三方案不同阶段各层含油饱和度值，图7为水驱结束时三方案低、中、高渗层剩余油饱和度分布图，图8～图10为三方案后续水驱结束时低、中、高渗层剩余油饱和度比较图。

水驱结束时低渗层波及体积很小，而高渗层已全部波及，且含油饱和度较低，平均含油饱和度为31%左右，所以水聚同驱进一步开采时应进一步提高中、低渗层的驱油效果。

从三方案剩余油饱和度对比图来看，方案二及方案三的低渗层波及面积均要大于方案一，所以最终驱油效果都要比其好。

水聚同驱阶段方案二各层含油饱和度降低幅度都最大，高、中、低渗层分别降低9.34%、24.81%、12.05%，驱替效果最好。

2.3 各方案综合含水率、采出程度对比分析

表5为三个方案的采出程度及注入PV数总表，图11分别为三个方案综合含水率随累积注入PV数变化曲线。

由表4及以上图可以看出，当保持注聚区压力与注水区压力之比为1∶1时，水聚同驱时含水率下降最多，含水下降最低点为76.96%;其最终采出程度也最高，为53.74%，比聚区压力:注水区压力为2∶1方案高出6.67%，比聚区压力:注水区压力为1∶2方案高出3.00%，注聚区压力与注水区压力之比为1∶1方案驱油效果最好。

2.4 单井含水率对比分析

其中A井为注水端的采出井，B井为中间采出井，C井为注聚端的采出井。

由图12注水端采出井A的含水率曲线可以看出，其含水率在三个方案中均没有降低，这是由于注水端采出井A离水聚接触带距离较大，注水端采出井A主要受注水井控制，注入的聚合物很难影响到注水端采出井A含水率变化。

由图13中间采出井B的含水率曲线可以看出，当注聚区压力:注水区压力为1∶1时其含水率有明显的下降，说明这种开发策略能改善注水-注聚交界区生产井的开发效果。而注聚区压力:注水区压力为1∶2时采出井B被迅速水淹，注聚区压力:注水区压力为2∶1时聚合物被稀释降粘，聚驱效果差，所以两方案B井含水率均未下降。

由图14注聚端采出井C的含水率曲线可以看出，当注聚区压力:注水区压力为1∶1时注聚端采出井C含水率下降最多，注聚区压力:注水区压力为2∶1时最少。这说明注聚区压力:注水区压力为1∶1时聚合物段塞驱替效果最好，聚合物驱起到扩大波及体积的作用，驱替出更多的中、低渗层的剩余油，含水下降最多。

综合以上可得，当保持注聚区压力与注水区压力之比为1∶1时，既能使注聚端的采出井含水率下降较大，又能使中间采出井受效，聚合物驱油效果最好，所以水聚同驱，保持注聚区压力与注水区压力近似相等，既能有效的利用聚合物，得到较好的驱油效果。

3 结论

实验结果表明，多层非均质油藏水聚同驱时，注水区压力与注聚区压力不平衡时可导致两区交界生产井过早水窜、水聚接触带互溶驱替等现象。维持注水区域压力与注聚区域压力平衡可以减少水聚接触带面积，增加中低渗透层的驱替波及面积，获得较好的开发效果，对于指导相似油田聚水同驱的现场应用具有一定的指导意义。

参考文献

[1]&nbsp;周守为,韩明,向问陶,等.渤海油田聚合物驱提高采收率技术研究及应用.中国海上油气,2006;18(6):386—389,412

[2]&nbsp;张贤松,孙福街,冯国智,等.渤海稠油油田聚合物驱影响因素研究及现场试验.中国海上油气,2007;19(1):30—34

[3]&nbsp;周守为.海上稠油高效开发新模式研究及应用.西南石油学院学报,2007;29(5):1—4

[4]&nbsp;王健.化学驱物理化学渗流理论与应用.北京:石油工业出版社,2008:41—44

[5]&nbsp;何春百,张贤松,周薇,等.适用于高渗稠油的缔合型聚合物驱室内效果评价.油田化学,2011;28(2):145—147

[6]&nbsp;王健,唐伏平,张国庆,等.化学驱互溶驱替组分输运机理研究.石油学报,2000;21(6):72—76