实验是人认识世界、改造世界的重要手段和方法,也是教学中的重要环节。尤其是在物理学科中,实验在学生认知内容、理解知识中充当着重要的环节,学生可以在切身体验下对知识进行理解并升华。而由于现实条件的限制,如:部分实验仪器昂贵,成本与风险不对等;部分实验具有一定的危险程度,一旦操作失误会产生不同程度的损失;部分实验需提前准备实验环境,一旦操作失误无法可逆等诸多问题,使得实验开展起来效率低,甚至无法正常开展。随着计算机技术的发展,将传统实验进行虚拟化成为了一种新的实验教学趋势。磁场的探究是中学物理“电与磁”的关键知识章节,传统课堂中对磁铁周围的磁场通过铁屑来模拟,这不仅容易弄乱桌面,且无法给予学生科学的可视化效果。目前,对于磁场科学可视化方法的研究与实践还较少,因此基于虚拟化技术对磁场进行模拟的方法与实践的探究是可行且必要的。常用的虚拟化技术包括Flash,OpenGL和XR(包括虚拟现实、增强现实与混合现实)等手段。本文的研究主要有以下几个方面:(1)虚拟实验相关背景研究。梳理虚拟实验国内外大方面的相关理论和方法文献,提出本文研究内容与方法。(2)理论与基础研究。对虚拟实验的概念进行界定,阐述虚实融合技术的特点,并整理虚拟实验课件的相关理论,以及虚拟实验设计的软硬件要求。(3)磁场可视化及磁力模拟方法研究。依据物理磁场的特征,在已有的电磁物理公式的基础上,结合通电导线磁场的计算公式进行矩形永磁体(条形磁铁)磁场可视化模拟,探究矩形永磁体磁场可视化的方法。(4)虚实融合的永磁体实验的设计与实现。以中学物理磁场的性质为例进行研究,通过学习者分析等流程进行实验设计,利用增强现实技术将虚拟磁场可视化,构建一套虚实融合实验。(5)虚拟磁场实验的测试与应用。构建测试用例,对本系统进行全面的测试,同时将系统进行初步的推广应用,调查用户对其的想法与感受。在本文的研究中,选取了具有代表性的虚拟实验(磁铁的磁感线),基于Vuforia增强现实平台,通过三维游戏引擎Unity3D实现整个虚实融合实验系统。并在系统中引入了具有创新性的磁场可视化方法。最后对实验的操作进行全方面测试。并通过实证研究验证该虚拟实验的有用性与易用性。为虚实融合实验提供参考和建议,促进虚拟实验教学的发展。