原创 陈茂洲 物理与工程
摘 要
在物理教学进程里，常常会运用各类物理模型示意图，传统的模型示意图大多是二维平面形态，当中的物理信息有时没办法获得充分直观呈现，给学生学习造成些许不便，为解决这类问题，本文把软件用于物理教学，绘制三维的物理模型示意图，力图充分展现模型里的物理信息，助力学生更好理解相关物理学知识。进行比较时，与教材里的示意图相比能发现，所绘制的三维示意图，那对物理模型的描绘是更为直观的，其蕴含的物理信息也是更为丰富的，并且三维示意图的绘制过程，同样是十分便捷的。把绘制模型示意图引入到物理教学当中去，这对学生深入理解物理模型有帮助，同时还能够提升教师备课效率，进而改善课堂教学效果。
关键词 物理教学；三维模型；
学习物理时，有些学生因对教材里示意图领会不透彻，掌握不了其中所含物理知识点和规律。故而，讲解物理模型时，教师得用绘图软件，优化并修改教材中原有的示意图，丰富示意图的内容与形式，助力学生进一步学习和理解物理模型。再者，当下正在使用的物理教材里头，绝大部分物理模型的示意图身处二维平面，然而在实际开展的教学进程之中，诸多物理学方面的知识点唯有在三维空间里面构建模型以展开讲解，方可让学生对于相关知识拥有更为清晰的理解。
根据上述所提及的诸多问题，这款软件恰恰竟然能够予以极为妥善的解决贝语网校，它能够以迅速便捷的方式去构建三维物理模型，进而应用于物理教学的范畴之内，并且还能够把模型里与物理学有着紧密关联的知识以及规律，以更为生动形象的状态呈现展示出来。
1 软件应用简介
一款三维绘图软件，操作简单、功能强大，和传统三维制图软件（像3D Max）比较，操作界面更简洁、更易操作，能够快速且方便地营建、修正三维模型，针对已定好的模型，软件能导出多种格式的各类视图、剖析图以及效果图，具备良好兼容性和实用性，当下，软件已在建筑工程、模型制造、园林设计等多个领域广泛应用。
2 软件在物理教学中的应用实例
下面，借助把所绘的三维模型示意图跟物理教材里插图予以对比，来详细说明应用于物理教学中的特点以及优势。图1（a）是物理教材中描绘太阳与行星之间引力运动的示意图，在图1（a）里，行星围绕太阳的运动能够近似当作匀速圆周运动，太阳与行星相互间的引力方向一直沿着二者连线方向。可是，鉴于受到二维平面图的约束，行星运行的速度方向在图1（a）中很难构建三维坐标系来标记，容易致使学生对行星运动方向产生误解。那种被绘制出来的三维模型示意图，对于学生理解行星运动而言，会更加有利。从图1（b）可以观察得出，行星的速度方向一直处在由y轴和z轴所构成的平面之内，它跟运动轨道相切，并且和向心力的方向相互呈垂直状态。跟教材里的示意图相比较，图1（b）能够在原本示意图的基础之上，让行星运行速度方向有更为直观的呈现。
再者，凭借所构建的三维物理模型，能够从多个视角展开全方位观察知晓。比如说，针对上述太阳与行星运动模型，能够切换不一样的视角予以观察，就像图2（a）以及图2（b）所呈现的那样。借助对行星运动模型的多视角观察，有益于学习者构建空间概念，领会行星在环绕太阳运行进程里的相对位置关系。与此同时，该三维模型图有益于学习者认识到行星所受向心力与其速度方向在运动轨道平面内的垂直关系，并且在这个基础之上深化对圆周运动相关知识的理解。
图3（a）系教材之内讲述带等量异种电荷的平行板之间电场线以及等势面的示意画面。电场里的等势面是由电势一样的各点构建而成的面，然而教材原本的示意图形并未把等势面的平面特性展露出来，只是用粉色的直线去代表电场等势面。而在绘制出的三维示威图示中，平行板之间的等势面用粉色矩形加以呈现，更直观明白地展现出电场等势面的平面特性，恰似图3（b）所显示的那样。展现其中电场的三维带电平板模型示意图，将电场呈现得更形象，从该图能直观看到，电场线在平板间均匀分布，且电场线与等势面相互垂直，利用此三维模型图，能在空间极为便利地对电场、电势等物理量做三维方向的分析、标注以及测算，同时，还能够在带电平板模型里添加磁场，并且放置带电粒子形成新的模型，如此学习者就能在三维空间以更直观便利的方式来研究分析带电粒子在复合场中的运动情形。
有的位置反射光叠加后加强，有的位置反射光叠加后减弱应用物理竞赛图纸，形成了明暗相间的干涉条纹，这是因为薄膜前后两个面的反射光相互叠加形成干涉，而整个薄膜厚度不均匀，导致不同位置反射光的光程差不同，图4（a）是教材里描述薄膜干涉原理的示意图，不过教材中的二维示意图对该原理的展示不够清晰，所以我们基于其原有基础做了修改优化。图4（b）把肥皂液膜干涉模型展览于三维空间当中，还把薄膜颜色设定成半透明样子，同原图作比较，能更名清地呈现光波透过薄膜后经表面反射后的传播路线。与此同时，针对此薄膜干涉模型，能够于三维空间转换不同角度对它加以观瞧，规避了二维平面效果图视角单一的不足，有益于学习者对光波传播进程里波峰与波谷的形象认知，便利学习者领会光波的相干叠加状态。
为对玻意耳定律予以解释，教材选用图5（a），用以对气体分子于密闭容器里的运动情形加以说明。鉴于二维平面示意图存在局限，教材原图针对气体分子在容器中的运动速度方向，仅在二维平面里作了标注，这容易给初学者造成误导。然而，借助软件绘制的分子运动示意图，能够更直观地展现出气体分子在三维空间中的运动状况。如图5（b）所示，气体分子在密闭容器里运动速度方向是不一样的，在恒温状况下容器体积减小之时，气体分子数目不变，那么其对单位面积容器内壁的碰撞增多，容器内气体压强增大。此外，利用该三维模型示意图能够展现同样体积条件下，不同温度那时气体分子运动状态的变化。图6（a）展示的是温度较高之际应用物理竞赛图纸，气体分子热运动速率较快的情形，而图6（b）呈现的是温度较低的状况。对分子运动的残影予以绘制，能形象地将气体分子在不同温度之时的运动速率表现出来，并且也把气体分子于三维空间之中运动方向的随机性以及各向异性展示出来。
3 结语
把软件运用到物理教学之中，是有着许多的好处以及优势的。跟二维示意图相比较而言，所绘制出来的三维模型示意图是更为生动形象的，这提高了学生的空间想象力，还增加了学生的学习兴趣，对学生理解和运用物理学知识与规律是有帮助的。对于教师来讲，该应用能够提高备课效率，优化原本的教学模式，进而获得更好的教学质量。