物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，需要從定性深入到定量進(jìn)而上升到理論，將信息技術(shù)與物理教學(xué)進(jìn)行整合是一條有效的途徑。其中利用幾何畫板輔助物理教學(xué)對提高學(xué)生認(rèn)識水平有獨到的高效功能，通過以下一道物理高考題的解析，可窺一斑。
　　2008年全國高考（理綜）第15題：一束單色光斜射到厚平板玻璃的一個表面上，經(jīng)兩次折射后從玻璃板另一個表面射出，出射光線相對于入射光線側(cè)移了一段距離。在下列情況下，出射光線側(cè)移距離最大的是（）
　　A.紅光以30°的入射角入射
　　B.紅光以45°的入射角入射
　　C.紫光以30°的入射角入射
　　D.紫光以45°的入射角入射
　　解析：這道題有兩種基本解法：（一）實驗；（二）理論推導(dǎo)。許多學(xué)生的想法是通過前者得出結(jié)論，此法來自實踐符合物理傳統(tǒng)原則，令人信服，但是兩次實驗側(cè)移距離差別較小，不太容易觀察，以至難以比較；后者對于高中學(xué)生來說，難度較大且比較抽象。還有一種方法就是模擬實驗［１］，利用幾何畫板制作課件模擬實驗，可以方便地將實驗數(shù)據(jù)可視化，對物理量進(jìn)行實時跟蹤顯示，且制作過程簡便省時操作簡單，現(xiàn)具體介紹如下。
　　一、課件制作
　?。ㄒ唬┳骼忡R和入射光線
　　1.作線段AA：打開一個新“畫板”窗口，單擊（工具箱/線工具）選項，在畫板中適當(dāng)位置作線段AA；
　　2.構(gòu)造垂線：選中線段AA（包括：兩端點A和A），單擊（構(gòu)造/垂線）選項，出現(xiàn)過點A、點A垂直于線段AA的垂線L、L垂足分別是A點、A點；
　　3.確定點B和點B：單擊（工具箱/點工具）選項，在垂線L上任取一點設(shè)為B，作BB⊥L交L于點B（點B亦為垂足，如圖1）；
　　4.隱藏三垂線：選中三垂線L、L和BB，單擊（顯示/隱藏垂線）選項；
　　5.構(gòu)造棱鏡：選中A點、B點、B點和A點，單擊（構(gòu)造/線段）選項，形成矩形ABBA即棱鏡；
　　6.顯示棱鏡厚度：選中線段AB，單擊（度量/長度）選項，改標(biāo)簽為棱鏡厚度D；
　　7.作法線OO：在線段A0A上取一點設(shè)為O，過點O作垂直于線段AA的垂線OO，交線段BB于點O，即得棱鏡ABBA的法線；
　　8.顯示入射角大小：作線段PO表示入射光線，度量入射角，改標(biāo)簽為入射角i（如圖2）。
　?。ǘ┐_定折射光線
　　1.顯示折射率：在線段AA上取一點設(shè)為N，度量N、A兩點間的距離，并除以1厘米消去單位厘米，改標(biāo)簽為n；
　　2.顯示折射角：通過計算arcsin（sini）得折射角，改標(biāo)簽為折射角r；
　　3.作直線OP：雙擊點O作為旋轉(zhuǎn)中心，將折射角r標(biāo)記為角度并選中直線OO，單擊（構(gòu)造/旋轉(zhuǎn)），將直線OO以點O為中心，逆時針旋轉(zhuǎn)角度r，交線段BB于點P；
　　4.作折射光線：隱藏直線OP后，連接OP即折射光線（如圖3）。
　?。ㄈ┐_定側(cè)移距離
　　1.作側(cè)移線PP：過P點作PP⊥∥PO；
　　2.作垂線OC：過O點作OC⊥PP，與PP交于C點；
　　3.顯示側(cè)移距離：隱藏垂線OC后，連接OC并度量OC的長度，改標(biāo)簽為側(cè)移距離S（如圖4）。
　　二、模擬實驗
　　采用控制變量法探討。
　?。ㄒ唬┤肷浣桥c側(cè)移距離的關(guān)系。
　　調(diào)節(jié)P點改變?nèi)肷浣堑拇笮。脭?shù)據(jù)如表1所示：
　　分析表1數(shù)據(jù)可得：側(cè)移距離S隨著入射角i的增大而增大。
　?。ǘ┱凵渎逝c側(cè)移距離的關(guān)系。
　　調(diào)節(jié)N點改變折射率的大小，所得數(shù)據(jù)如表2所示：
　　分析表2數(shù)據(jù)可得：側(cè)移距離S隨著折射率n的增大而增大。
　?。ㄈ┎ＡШ穸扰c側(cè)移距離的關(guān)系。
　　調(diào)節(jié)D點改變長方體玻璃厚度大小，所得數(shù)據(jù)如表3所示：
　　分析表3數(shù)據(jù)可得：側(cè)移距離S隨著玻璃厚度D的增大而增大。由此可見，如果入射角越大、折射率越大、棱鏡厚度越大，那么側(cè)移距離就越大。由于紫光折射率大于紅光折射率，故這道高考題的正確選項為D。
　　通過以上分析，可以得出側(cè)移距離不但與入射角和折射率有關(guān)系，而且與介質(zhì)厚度有關(guān)系，從而提高了學(xué)生的認(rèn)識水平。
　　理論分析：
　　在Rt△OCP中：=sina∠CPO。
　　根據(jù)幾何知識，得：=，∠CPO=i-r。
　　而側(cè)移距離S=，
　　從而S=sin（i-r），
　　∵sin（i-r）=sinicosr-cosisinr，
　　∴S=D（sini-cosisinr）。
　　又tanr====，
　　∴S=D（1-）sini［２］
　　對上式函數(shù)S求關(guān)于自變量i的導(dǎo)數(shù)，整理得：
　　=D［（1-）cosi+sini］＞0。
　　可見，函數(shù)S為自變量i的增函數(shù)。
　　綜上，如果入射角i越大、折射率n越大、介質(zhì)厚度D越大，那么側(cè)移距離S就越大，這與模擬實驗結(jié)果一致。
　　總之，探究折射光線的側(cè)移距離與入射角、介質(zhì)折射率和介質(zhì)厚度的關(guān)系可以在實驗的基礎(chǔ)上利用幾何畫板進(jìn)行模擬，不但能夠保留實驗法形象直觀的特點，而且“讀數(shù)”容易、數(shù)值精確和調(diào)節(jié)方便（尤其是折射率具有廣泛性），彌補了實驗法的不足。理論推導(dǎo)有力地說明了利用幾何畫板進(jìn)行模擬結(jié)果的正確性，從而能使學(xué)生多角度、多層次理解和掌握知識，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和信息素養(yǎng)。
　　利用幾何畫板模擬實驗輔助物理教學(xué)，不但可以深化學(xué)生認(rèn)識，而且可以起到以點代面的作用。這些無疑對提高教學(xué)效益和幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)都有很大的益處。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　?。?］沈龍寶，韓建光.“幾何畫板”在實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］.山東教育，2003：57.
　?。?］楊寧.對新教材一道光學(xué)問題的商榷［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2007，（7）：17.
　　注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”