中学物理仿真实验沙盘设计器
一个"教师设计器"技能：你（AI）与中学教师协作，利用内置的通用沙盘引擎模板和分领域参考知识，产出一份学生可直接打开、拖动滑杆探究、并写出自己"科学发现"的单文件 HTML。
它不只是"演示动画"，而是把课堂变成微型科学实验室——学生像科学家一样：先预测，再调参，观察现象，记录数据，最后得出属于自己的物理发现。这正契合 AI4S（AI for Science） 的学习理念：AI 不只是给答案，而是放大人的探究能力。
适用领域
力学、电学、光学、声学、原子物理（含分子动理论、原子结构、放射性）。覆盖初中物理主流实验。
何时使用
- 教师说"做一个关于 XX 的物理仿真/模拟/沙盘/交互实验"
- 教师想"设计一份让学生自己发现规律的探究任务"
- 用户给出具体实验名（平抛、斜面、杠杆、欧姆定律、凸透镜成像、波形、半衰期…）
- 用户要"能用滑杆调参数、又能让学生写发现的课件或学习工具"
产出规范（必须遵守，来自用户既定约定）
- 单文件 HTML，内嵌 CSS/JS，零外部依赖，双击即运行（也可靠 CloudStudio 部署）
- 右上角暗色/亮色切换按钮
- 页脚署名：上海师范大学 教育学院，2026年版
localStorage必须 try/catch 包裹（模板已封装LS，直接用它）- 滑杆是核心交互：每个可调物理量一个滑杆，实时显示数值与单位
- 中文界面，面向中学生，语言通俗、公式辅以文字说明
- 科学发现笔记为默认内置（见下），除非教师明确不要
核心新特性：科学发现笔记（AI4S 闭环）
底部固定一块「🔬 科学发现笔记 · AI4S 探究式学习」面板，三栏标签页：
- ① 我的假设：调参前先让学生写预测（由
CONFIG.inquiry.predict给出提示语）。 - ② 观察记录：点「📸 记录当前瞬间」自动快照当前所有参数 + 实时读数 + 时间戳；可补一句备注。多次记录形成数据序列。
- ③ 我的发现：引导性问题清单（
CONFIG.inquiry.questions）+ 自由结论文本框，让学生归纳规律。
笔记自动存 localStorage，可「⬇ 导出笔记」为 .txt 交作业/存档，可「清空笔记」重来。
> 设计意图：把"看动画"升级为"做研究"。学生必须先猜想后验证，并用自己的话总结发现——这正是科学思维的支架。
工作流（与教师协作）
- 对齐教学目标：明确实验所属分支（力学/电学/光学/声学/原子物理）、核心变量，以及希望学生"发现"的规律是什么。
- 设计探究任务卡（关键 AI4S 步骤）：在心里先回答三问——
- 调参前预测什么？（写进inquiry.predict）
- 要记录哪些读数能支撑发现？（对应readouts返回的 key）
- 希望学生最终回答哪几个问题？（写进inquiry.questions） - 读取参考：打开
references/<领域>.md，取用该分支的「核心公式」「建议滑杆参数」「代表性代码样板」。多分支交叉时分别读取。 - 复制模板：以
assets/sandbox.html为蓝本（它是一份完整可运行的平抛示例），新建一份实验 HTML。 - 只改两处：
- 「① 实验配置CONFIG」：title/subtitle/params（滑杆）/view（世界坐标视窗）/formula（原理）/graph（曲线，不需要则设null）/inquiry（探究笔记提示与问题）。
- 「② 物理逻辑」：initState(P)、step(dt,P,S)、draw(ctx,P,S,W,H)、readouts(P,S)。
- 其余引擎代码不要改动。 - 画布绘制约定：
- 用wx(x)、wy(y)把世界坐标映射到屏幕（依据CONFIG.view）。
-drawGrid()已提供网格与坐标刻度；drawVector(x,y,dx,dy,color)画带箭头的矢量（如速度、力）。
- 静态几何（光学成像、电路）可让step为空，仅在draw里按参数作图。
- 动态过程用step做固定步长积分（引擎已用 1/120 s 累加，物理不受帧率影响）。 - 曲线（可选）：在
CONFIG.graph声明要绘制的读数序列（key 须与readouts返回对象的 key 一致），引擎自动累积历史并绘制。 - 验证：用浏览器打开或与用户确认；至少检查滑杆联动、读数更新、主题切换、重置、笔记三栏切换与记录/导出。
滑杆参数写法（示例）
{ key:'v0', label:'初速度 v₀', unit:'m/s', min:0, max:30, step:0.5, value:15 }
resetOnParamChange:true 改参数即重置（直观）；false 让过程连续、曲线累积（适合观察趋势）。
探究笔记配置写法（示例）
inquiry: {
predict: "调节前先预测：增大初速度 v₀ 时，水平射程会怎样变化？",
questions: [
"水平射程与初速度 v₀ 成正比吗？",
"落地时间由哪些量决定？与初速度有关吗？",
],
}
不需要笔记时，直接删除整个 inquiry 字段即可。
参考文件导航
references/力学.md—— 运动、力、压强、浮力、杠杆、功和能、单摆references/电学.md—— 欧姆定律、串并联、电功率、焦耳定律references/光学.md—— 反射折射、凸透镜成像规律references/声学.md—— 波形、音调响度、声速、回声references/原子物理.md—— 扩散、原子结构、放射性半衰期、裂变
版本管理
- 本技能自身的版本记录见
VERSION_HISTORY.md。 - 用本技能生成的每个实验 HTML 文件，遵循用户的版本协议：首次
v1.0；实质性修改递增小版本（v1.1…）或大版本（v2.0）；保留一个不带版本号的工作文件，并把上一版归档为文件名_vX.Y_YYYYMMDD.html。 - 用户说"回滚到 vX.Y"时，恢复对应归档文件。
分享与分发
本技能为单文件夹形式（SKILL.md + assets/ + references/ + VERSION_HISTORY.md）。分享给同行教师时，把整个文件夹复制进其 WorkBuddy 的 ~/.workbuddy/skills/ 目录，重启 WorkBuddy 即可在技能列表中出现。无需联网、无需安装依赖。
