讓智能手機成為中學物理實驗教學的好幫手

張丹彤

（揚州市教育科學研究院，江蘇 揚州 225007）

智能手機是指除了具有傳統手機的打電話、發短信等基本功能外，能和個人電腦一樣，具有獨立的操作系統，獨立的運行空間，可以由用戶自行安裝軟件、導航等第三方服務商提供的程序，并可以通過移動通訊網絡來實現無線網絡接入.現在的智能手機一般都裝有攝像頭，LED光源和重力感應器，三軸加速度，電子羅盤，三軸陀螺儀，光線距離感應器，氣壓等傳感器，具有拍照片、攝錄短片、照明、指南針、測量時間、測量高度等大量實用功能.面對這樣一個功能強大，幾乎無所不能，而且是我們天天隨身攜帶，凝聚眾多物理學高科技成果的智能手機，廣大中學物理教師能否利用它為物理教學作點貢獻？為此，筆者就借助智能手機的相關功能進行物理實驗教學作了一些嘗試，與大家分享.

1 利用智能手機的計時功能

利用智能手機做物理實驗，最容易想到的就是利用其計時功能.以蘋果手機為例，其相關的時間功能包括世界時鐘、鬧鐘、秒表和倒計時器等功能，其中秒表功能在中學物理實驗中用于時間測量十分方便，且精度高，可測量到0.01s，特別適合學生在家庭、教室等不具備實驗室停表的場合使用.如高中物理中利用單擺測定重力加速度實驗就可以作為家庭作業，讓學生在家中完成.

2 利用智能手機補光燈，作實驗光源使用

一般智能手機屏幕背面攝像頭旁都有一個LED補光燈，主要用作暗光條件下拍照片時補光（作閃光燈）用，也可以通過設置或利用App軟件控制它常開或關，一般用戶在夜晚時常當手電筒使用.新款智能手機的LED補光燈亮度高，在稍暗的環境中使用效果很好.在中學物理實驗中我們可以利用LED補光燈作為光學實驗中的最容易獲得的光源使用.如圖1裝置，利用補光燈作光源，置于合適的凸透鏡焦點上，可以獲得平行光，加上帶縫的遮光板，可以在白紙上獲得多條平等光線，借助這一光源裝置和做成截面形狀的凸透鏡、凹透鏡、凸面鏡、凹面鏡、棱鏡、全反射棱鏡，可以完成大部分幾何光學實驗.

圖1

3 利用智能手機的音頻錄制和播放功能，作實驗音源使用

一般智能手機都自帶有錄音和播放功能，如果沒有自帶錄音功能，如iphone 5s，則需要在App中下載一個應用軟件，如“語音備忘錄”或其他錄音軟件，安裝后你的手機就具有了錄音功能.由于智能手機小巧，便于移動，因此，可以用來演示多普勒效應.

方法1：從網上下載“基于聲卡的虛擬示波器軟件”和“音頻處理軟件”，用基于聲卡的虛擬示波器軟件制作一定頻率（如1000Hz）的音頻文件，并用音頻處理軟件轉換文件格式（如MP3），將文件復制或同步到智能手機中，播放音頻文件時前后移動手機，可以聽到音調的變化.或將手機固定在離心轉臺上播放聲音并且轉動轉臺聽音調變化，來完成多普勒效應演示實驗.

方法2：在公路邊用智能手機錄制汽車經過時汽笛鳴叫時的頻音（可以兩人合作），在課堂上播放，讓學生聽音調的變化，體驗多普勒效應.

4 利用智能手機的氣壓傳感器，作高度測量用

氣壓傳感器的最常見的功能是用于測量海拔高度，登山登樓的時候可以在山腳下或樓下將海拔設為零，這樣你可以隨時看到自己已經爬了多高的山或樓了，氣壓傳感器還可以用于測量實時的氣壓、溫度，幫助你掌握天氣情況.在手機App中下載Altimeter軟件（高度計）后，手機就可以成為一個高度測量儀.初中物理中關于大氣壓強隨高度變化的結論是在海拔3000m之內，每上升10m大氣壓強約減小100Pa，借助智能手機的高度測量功能，配合氣壓計測量，我們就可以利用爬山或登高樓的機會驗證這一結論.

5 利用手機的指南針功能，作小磁針用

智能手機的指南針是利用內置電子羅盤的方向傳感功能，有了這個電子羅盤，就可以使手機具有指南針功能，電子羅盤的原理和傳統羅盤原理一樣，都是利用磁鐵的南北極來感應地球磁場的，只不過它是把實物磁鐵換成了磁阻傳感器，集成在手機專門的芯片中，然后將感應到的地磁信息轉換為數字信號供用戶使用.因此，智能手機的指南針功能在中學物理實驗中可作檢驗磁場的小磁針用.有些型號的智能手機可能不帶指南針軟件，可以在App中下載一個指南針軟件即可.

6 利用智能手機的照相和攝像功能，制作實驗素材

利用隨身攜帶的智能手機，我們可以隨時拍攝一些場景，作實驗教學資源使用.如在乘坐高鐵時，可以拍攝車廂內的速度顯示照片，或拍攝兩車或船相關運動的視頻，作為速度教學的資源使用.也可以拍攝一些物理現象，作為學生拓展學習使用，如在登山時可以帶一瓶礦泉水，在登山前喝掉一部分，擠壓瓶體，使其變扁，并擰緊瓶蓋，等爬到一定高度時會發現瓶體變大，接近原狀，將這一過程拍下來，讓學生思考原因.這種來自生活的生動現象能夠比較好的激發學生的學習興趣.前面提到的多普勒實驗演示，如果用手機拍攝帶聲音的視頻，讓學生看到汽車由遠而近再由近而遠時音頻的變化則效果會更好.

總之，智能手機作為我們身邊最容易獲得的計時器、高度測量器、指南針、光源、聲源、照相機、攝像機，是師生完成中學物理實驗教學的非常有用的高效集成工具，只要我們多嘗試、多總結，智能手機就會成為廣大師生完成實驗教學的好幫手.

1 董玉海.改進光學實驗的方法［J］.中學物理教學參考，2007（9）.