从入门到精通
| 一.简单起步： 运行现成的实验： 打开“文件”菜单下的“打开”菜单，选中要打开的实验，比如打开本软件附带的“　例子”目录下的“自由落体运动”下的“自由落体运动.exp”文件。这样实验便被打开，你可以按“运行”菜单下的“运行实验”菜单，或直接按工具栏上的相应的“开始”按钮，便可运行实验，观看实验运行效果。开始运行实验后可以按工具栏上的“停止”按钮停止运行实验，也可以按工具栏上的“暂停”按钮暂停实验运行，再按一下“暂停”按钮可以继续运行实验。 修改调整已有的实验参数： 接着上面的操作，我们可以来修改一些实验参数，看看实验的运行效果是否改变。本软件支持WINDOWS标准的拖放和常用编辑操作。停止运行中的实验，在编辑状态下，在运动对象上按下鼠标左键，可以看到运动对象已经被选中。如果按住鼠标左键不放，可以将此运动对象拖到想要的地方。然后就可以运行看一看运行的效果了。 下面来调整运动对象的其它一些参数，选中运动对象，在上方按下鼠标右键，在弹出菜单中点击“属性”菜单。系统会弹出一个“运动对象设置”窗体，大家可以改变此运动对象的质量，然后运行，看看运行的效果。由物理定律可知，质量的改变，将不会改变此实验环境下此运动对象的运动状态。 二.创建自己的实验： 本软件最大的魅力在于不仅可以打开已经有的一些例子和调整一些参数，更可以创建自己的实验，本软件的创建工作是非常的简单，不象其它创建课件的工具，需要花费很长时间和很大精力来学习和制作，而且效果也不见得好。由于本软件将物理定律都内置了，用户所需要做的只是设置一下实验的初始环境，这使得在本软件中制作自己的实验变得非常的轻松和容易，您只要花很少的时间就可以做出专业的课件。下面，我们就来看一下创建自己的实验有多么容易。 首先,点击"文件"菜单下的"新建"菜单或工具栏上的"新建 "按钮，系统会开始新建一个实验，把鼠标移动到"实验区"，会发现有一个十字光标用于确定坐标原点的位置。当你将十字光标移动到想要的位置后，单击鼠标左键，系统会弹出一个"坐标比例设置"窗体，输入想要的比例（在此次操作中暂时先使用缺省的，不要进行修改）按确定后就把坐标确定下来了。接着我们就可以在实验区放置实验器件了。 选中（按下）"创建模板"里的"运动对象"，将鼠标移到"实验区"合适的位置单击鼠标左键，系统会弹出"运动对象设置"窗体，在这里先把"质量"设置成"1"，"半径"设置成"1"，然后按确定。 点击"编辑"菜单下的"实验设置"菜单或工具栏上的"实验设置"按钮，系统会弹出"实验设置"窗体，在此窗体中选中"考虑重力作用"选项，然后按"确认"关闭此窗体。 到此，创建工作已经完成了，现在大家可以运行一下看一看实验效果了，一个最简单的自由落体实验课件已经完成了。而且你可以将此实验存盘，操作如下 点击"文件"菜单下的"保存"菜单或工具栏上的"保存 "按钮，由于这是一个新建实验，所以系统会弹出"保存实验"窗体，选择并记住你想要保存的目录位置，并输入新课件文件名，按确定就可以了。下次你就可以打开这个实验了。 这个例子虽然很简单，但是可以展示很多的物理现象和原理。下面，还是接着上面的操作。 下面来使用一下实时数据输出的功能，点击"运行"菜单下的"实时数据输出设置"菜单后，点击要进行实时数据输出的运动对象，系统会弹出一个"实时数据输出设置"窗体。直接按"确定"按钮就可以，然后运行。可以发现在运行时，多了一个"实验实时数据"窗体，实时输出了在运行中此运动对象的各种参数。在运行中，如果要暂停或停止实验，可以按"实验实时数据"窗体中的"暂停"、"停止"按钮。运行效果如下图示： （图5） 上面的例子简单，但还有很多可以挖掘的地方。比如只要给运动对象一个水平的初速度10米/秒（或其它数值），这样就是一个平抛运动；比如只要给运动对象一个竖直向上的初速度10米/秒（或其它数值），这样就是一个竖直上抛运动；比如只要给运动对象一个水平的初速度10米/秒（或其它数值）和竖直向上的初速度10米/秒（或其它数值），这样就是一个斜抛运动。 另外，可以再添加一个运动对象，让两个运动对象进行对比。可以用添加第一个运动对象的办法再添加一个运动对象，或者可以用下面的办法，选中前面的那个运动对象（运动对象1），在其上方单击鼠标右键，点击弹出菜单里的"复制"菜单。然后将鼠标移动合适的位置，单击鼠标右键，点击弹出菜单里的"粘贴"菜单，这样就得到了一个新的运动对象（运动对象2）。我们可以让"运动对象1"做竖直上抛（Vy=10米/秒，Vx=0米/秒），让"运动对象2"做斜抛（Vy=10米/秒，Vx=10米/秒），然后把两运动对象调整到同一水平高度上。运行它，效果如下图示： （图六） 三．创建更多的实验课件 从上面的例子可以发现，用本软件创建实验是非常简单的；即使是创建一些更加复杂的实验也很简单。下面我们就从简单到复杂来创建更多的更加有趣的更加专业的实验。在下面的例子中，一些前面已经介绍过的操作，就不再详细介绍。 创建一个单摆实验 新建一个实验(实验坐标比例设置为0.1) 在实验区适当位置添加一个运动对象（m=1千克,r=0.01米）"运动对象1" 下面用一根绳子把这个球挂起来：在"创建模板"中选中"悬挂细绳"，将鼠标移到"运动对象1"上方，按下鼠标左键，按住拖到一个合适的位置，松开鼠标左键，这样一根连接细绳便创建好了 考虑重力作用（在实验设置中） 按上面的操作得到的实验可能如右图示： （图7） 运行来看看效果。你是否觉得运行太快了？我们可以用提高计算精度的方法让速度慢下来，打开“实验设置”窗体，将“实验最少扫描时间”调整为“0.0001”便可以了。 满意的话就把它保存起来吧 下面来用一下“实验数据曲线”这个功能。先来调整一下上面的实验，调整“悬挂细绳 1”的参数，将固定端参数设为（0，0）,调整“运动对象 1”参数，初位移设为（-0.1,-0.3）。点击“运行”菜单下的“实验数据曲线”菜单，或按工具栏上的“实验数据曲线”按钮，系统便会打开“实验数据曲线”窗体。点击“对象设置”按钮，选中“运动对象 1”；然后来设置面板上的参数，把“终止时刻”设为“20”，将“纵坐标起点值”设为“-0.1”，将“纵坐标比例”设为“0.04”。点击此窗体上的“开始”按钮，曲线便会在单摆摆动时被画出。至于上面参数的具体设置和实验直接有关，大家可以好好研究一下，以便在其它的实验中应用这个强大的功能。绘制出的图象应该如下图： （单摆例子的实验曲线） l 带电粒子在磁场中的运动 新建一个实验(实验坐标比例设置为10，因为想得到比较好的演示效果，所以下面的一些参数没有严格地按照真实数据)在实验区适当位置添加一个匀强磁场：在“创建模板”中选中“匀强磁场”，将鼠标移到实验区左上角，按下鼠标左键，按住拖到实验区的右下角，松开鼠标左键，系统会弹出一个“匀强磁场设置”对话框，在此窗体中将“磁场强度”设置为1特斯拉，按“确定”按钮关闭对话框。这样，一个匀强磁场便创建成功了。在匀强磁场内部添加一个运动对象（m=1千克，r=1米，Q=1库仑，Vx=10米/秒，Vy=0米/秒）创建好后应该如下图示： (图 8) 运行看看效果，运动对象做很明显的匀速圆周运动，而且此圆周的半径应该是严格按照计算公式的。 大家可以调整运动对象的质量、速度，或调整匀强磁场的“磁场强度”来看看运动对象运动轨迹的变化。 另外，大家可以在磁场再添加一些运动对象，让这些运动对象有不同的参数，这样就可以很好地进行对比研究了。 这个例子可以很好地讲解粒子在匀强磁场中运动，而这个以前是很难在真实环境中做出实验的，特别是中学实验室的条件下。而用本软件可以让书本上非常概念化的东西很好地很形象地展示出来，让理解更加形象、更加深刻，更加可以增加学习物理的兴趣。 这个例子到这还没完，下面还有更加精彩的东西。下面我们以一个探索者的身份来研究一些很有意思的东西。 上面其实是一个理想状态，因为没有考虑重力的作用，爱动脑筋的同学肯定会想如果在重力作用下会怎么样呢？本软件给这样的同学提供了一个很好的验证这些想法的工具。在本软件实现这个非常简单，在“实验设置”窗体中选中“考虑重力作用”，把匀强磁场的“磁场强度”设为 3 特斯拉。然后运行，看看效果，效果应该如下图示，和你考虑的是否一样呢？ （图 9） 更进一步考虑，大家是否会想如果这个粒子原来不在匀强磁场中会是怎么样的一个情况，马上我们来研究一下。把运动对象拖放到匀强磁场的上方，把运动对象的 Vx 调为 0，把 Vy 调为 0。运行，看看最后运动对象是怎么运动的，应该和下图相似： （图 11） 在本例子中，应该还有很多可以发挥的地方，大家可以好好地去研究、挖掘，如果有什么新发现，不要忘了拿出来和大家共享。 l 弹道轨迹 在本软件中附带的例子中有一个“炮弹射击”的例子，展示了炮弹在空气中的运动弹道。我们现在来做一个类似的例子。 新建一个实验(实验坐标比例设置为 1000)，考虑重力作用。 在实验区添加一个“阻尼介质”区域：在“创建模板”中选中“阻尼介质”，将鼠标移到实验区左上角，按下鼠标左键，按住拖到实验区的右下角，松开鼠标左键，系统会弹出一个“阻尼介质设置”对话框，在此窗体中将“N”设置为 0.001，将“K”设置为 2，按“确定”按钮关闭对话框。这样，一个阻尼介质便创建成功了。 在实验区添加一个运动对象（m=1 千克，r=0.1 米，Vx=1000 米/秒，Vy=1000 米/秒），把此运动对象拖放到阻尼介质的左下角。 运行，效果应该和下图相似： （图 13） 大家可以任意修改里面的参数，好好研究一下各种参数对弹道的影响。 |
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