先预测,再让规律发生。
物理谢交互物理实验室是一组用于初中和高中课堂讲解、探究与备课的网页模型。力学、电磁学、振动与波、热学、光学、近代物理,以及实验器材和拓展模型,共用一套交互方式。
开始一个实验
- 打开模型库,先选初中或高中,再选 2D 或 3D,最后按学科或关键词查找。手机上点击顶部“模型库”。初中有独立的简化模型与说明;部分基础模型适用于两个学段。
- 3D 模型支持鼠标或单指拖动旋转,滚轮或双指缩放;也可使用正视、俯视、侧视和复位按钮。转动视角不会改变实验参数与物理结果。固定视角的立体示意仍归在 2D。选择典型情境,调整滑块或直接输入数值。点击“看规律”查看公式、单位和理想化条件。
- 点击开始;可暂停、逐步、慢放、循环或拖动时间轴回看。静态模型通过调整参数观察变化。
- 保存当前条件为 B 组,再调整 A 组,比较两种条件。批注支持鼠标或触屏书写;专注模式用于课堂展示。
- 测量记录可采样、导出 CSV。保存课堂会同时保存参数、时刻、测量表、B 组、批注、笔记、3D 视角和显示设置。存档只保存在当前浏览器;导出课堂 JSON 可以备份并跨设备恢复,恢复后保持暂停。旧版场景文件也可打开。
时间、操作与课堂展示
时间条明确区分实际时间、按比例慢放或快放的实际时间,以及仅表示顺序的演示进度。声音、天体等模型会标明毫秒、小时等单位;静态关系模型隐藏播放工具,使用参数扫描收集数据。声音在空气、水和钢中使用同一时钟比较传播速度,真空不传播声音。
24 个常用模型提供专属的五步探究任务。杠杆、弹簧、平抛、碰撞、折射、小孔成像等 14 个模型增加圆环手柄:拖动即可改变关键条件,选中后可用方向键微调,按住 Shift 每次调整十步。涉及初始条件的手柄在播放后隐藏,点击“回到起点调整”再操作。原有模型的拖动和 3D 旋转继续保留。
“大屏按钮”便于触屏授课;“隐藏读数 / 揭示读数”可暂时隐藏读数、图表、测量表和公式,让学生先预测。器材画面及已有批注仍可见,请按课堂需要决定是否隐藏标注。课堂文件上限 4 MB、1000 行读数、300 条批注和 20000 个批注点;分享链接只分享参数与视角,完整课堂请使用 JSON 文件。
自由实验室:亲手搭建
进入自由实验室 ↗。目前提供电铃真空罩、直流电路和自由光学三个工作台:从器材架取器材,拖动摆放,点击接口接气管或导线。器材与导线可删除、撤销、恢复;选择示例后仍可拆开重搭。手机支持双指缩放,点击器材可展开底部参数面板。
探究任务依据真实状态检查连接与测量。手记、测量记录与搭建可保存、导出 JSON,读数可导出 CSV;分享链接只包含搭建和参数,不包含手记或测量记录。铃声需要主动开启,切换实验或离开页面自动静音。清理浏览器数据会清除本机保存。
电路采用含有限内阻的直流电阻网络,支持自由接线与多个电源;不模拟灯丝升温、半导体或交流。电铃的声音百分比是教学示意,不是声压级测量。各工作台的具体假设见工作台“实验原理与模型边界”。
像实物一样接电表
电流表有“−、0.6 A、3 A”三个接线柱;电压表有“−、3 V、15 V”三个接线柱。量程由你接入的正端决定:只连接公共负端与一个正端。换量程前先断开开关,把正端导线改接到另一个接线柱。双刻度指针表盘会突出当前量程;点击器材,再点“放大表盘”,可以看清每小格并展开计算参考值核对。
两档电流表的分度值分别是 0.02 A、0.1 A,电压表是 0.1 V、0.5 V。反接会反向偏转,超量程会到达机械限位并提示;同时接两个正端或漏接公共负端时不提供有效读数。三个端子的内部电阻仍参与电路计算。它是原创教学等效模型,不对应某个厂家实物的校准曲线,不模拟指针惯性或器材损坏。
电路图与四接线柱变阻器
电路台支持“实物图 / 电路图”切换,切换保留接线与读数。接线时靠近端子会高亮;选中导线可单独改接任一端,原线保留到改接成功。取消或无效改接不会丢失导线。电路图中的电表仅展开所选量程,未画出的内部支路仍参与计算,异常多端接线请切回实物图检查。
滑动变阻器提供 A、B 两个电阻丝端与 C、D 两个金属杆端,可直接拖动红色滑片。接一上一下调节电阻;接两个下端得到全部固定电阻;接两个上端近似短路。三端、四端接入按完整网络计算,不伪装成一个两端电阻。接触和金属杆保留微小电阻,未模拟发热和烧毁。可从“滑动变阻器调光”示例开始。
自由光学台
进入自由光学台 ↗。可以添加、移动、旋转点光源、平行光源、凸透镜或凹透镜、平面镜、光屏和直尺,探索多器材组成的光路;支持焦点与主轴、反向延长线、尺寸吸附、撤销、保存、导入导出和分享。光学台与声学、电路台分别保存草稿。
这是二维近轴薄透镜与理想反射的教学模型,不模拟真实镜片厚度、像差、衍射或全反射。屏上点表示有限条光线的落点,不是连续图像的亮度分布;偏离近轴条件时有提示。重合面按光屏、镜子、透镜依次处理;每条光线最多进行 24 次交互,达到上限会提示。分享只携带搭建与参数,不携带手记,也不自动覆盖收件人的本机草稿。
微信里直接打开
将 https://xiewuli666.com/physics/ 粘贴到微信,对方点开即可使用,无需安装应用、登录或下载模型。“分享此模型”生成的链接会保留当前参数、时刻及 3D 视角。图像和计算在浏览器内运行,不需要摄像头、麦克风或定位权限。
建议使用较新版本的微信。横屏更适合展示;浏览器不支持原生全屏时可用专注视图。微信可能限制 CSV、JSON 和图片文件下载,这时可用系统浏览器或电脑保存文件。微信分享卡片样式由客户端决定,不依赖公众号接口。
如何理解模型
模型的方程、动画、数据与图像来自同一计算。大量高中模型采用质点、轻绳、理想电源、薄透镜、小角度、准静态等假设;几何画面中的物体尺寸、粒子数量和电路器材通常为示意。每个模型的“看规律”中列出具体适用条件。
拓展与微观模型中,布朗运动、衰变等采用可重复的教学统计过程;原子、粒子与光的屏幕动画不代表肉眼直接看到的真实轨迹。核反应与能级模型用于解释关系,不能代替工程或科研计算。数值积分也有有限精度。
验证与边界
发布检查包括独立公式、守恒关系、典型临界条件、参数端点、时间回放一致性,以及桌面和手机尺寸下的模型巡检。浏览器自动化检查含触屏与微信标识模拟,不能等同于所有型号手机上的微信真机验证。实验室会继续根据实际课堂反馈修正。
若发现异常,记录模型名称、所用情境、参数、时刻和现象,使用“分享此模型”留下可复现链接。仅凭动画观感不能判断模型在所有极端条件下都成立,应结合其假设与读数检验。
数据与隐私
模型计算在本机完成。收藏、笔记和课堂场景存储在本地浏览器,清理网站数据会删除这些记录;本版本没有云端账号同步。分享链接包含模型参数、时间与 3D 视角,不包含笔记。网站服务器可能记录常规访问日志。
知识参考
模型代码、图形与交互由本项目实现。物理关系可交叉参考 OpenStax 的大学物理教材:第一卷:力学与波、第二卷:热学与电磁学、第三卷:光学与近代物理。课堂使用时以国内现行教材的符号和课程要求为准。