基于電子信息技術下的物理實驗

周平

【摘要】信息技術的快速發展，在客觀上改變了我們的生產、生活方式。而在教學活動中，電子信息技術的應用也同樣成為當前的主流趨勢。而數碼相機和LED作為當前生活中較為常見的兩種設備，不僅獲取較為簡單，而且和高中物理教學內容有著較強的內在聯系。因此將數碼相機和LED應用于高中教學，顯然是豐富教學課堂的有效途徑。本文從高中物理教學的內容結構出發，對LED和數碼相機在運動學實驗中的應用的相關問題進行了研究和討論，并設計了相應的教學內容，希望能借此激發學生們對物理學科的學習興趣，提升課堂教學總體質量。

【關鍵詞】數碼相機 LED 實驗教學設計

【基金項目】此文為甘肅省“十三五”教育科學規劃課題《基于電子信息技術下的物理實驗——探究LED和數碼相機在運動學實驗中的應用》的階段性研究成果之一，課題立項號GS〔2016〕GHB0392。

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）26-0183-02

數碼相機以及LED作為當前生活中較為常見的兩種設備，如果能夠應用于物理學科教學中來，不僅能夠幫助學生更好的感受物理學科的魅力，同時對于提升課堂教學效率也同樣有著重要的現實意義，值得我們給予應有的重視。本文研究中，根據高中物理運動學教學內容，設計了一套以數碼相機和LED為主要工具的教學設計方案。我們必須認識到，從生活走向物理、從物理走向社會是我們開展高中物理教學工作的重點和難點。而如果能夠讓學生利用身邊的設備來感受物理的價值，不僅能夠讓學生對物理的認知更為深刻，而且也同樣能夠讓那些相對枯燥的物理知識、物理試驗變得生動起來，從而真正意義上的形成對物理這門學科的學習興趣[1]。

一、數碼相機和LED的特點

（一）數碼相機的特點

隨著我國人民群眾生活質量的提升，數碼相機開始走進千家萬戶，為廣大人民群眾的生產和生活提供了巨大的便利條件。實際上，相機也同樣是我們開展物理學實驗過程中較為常見的一種設備，但是由于傳統相機存在種種問題，因此不僅給實驗的開展人為的設置了很多難度，同時操作也相對困難。而數碼相機相對于傳統相機來說，具有可以連續拍攝、支持錄像、支持斷續錄像、操作簡單、數據提取簡單等特點，如果能夠應用物理教學實驗活動中來，不僅能夠極大的簡化實驗步驟，同時對于實驗的整體可操作性的提升也是非常明顯的。

（二）LED的特點

LED是當前應用非常廣泛的一種發光裝置，其本質是一系列發光二極管。這種電子元件在實際的應用過程中，不僅具有反應迅捷的特點，而且工作電流非常小，不僅在安全性上有著出色的表現，而且極低的工作電流也同樣有利于實驗的設計和操作。除此之外，LED發光二極管的顏色非常豐富，在物理實驗中的應用，可以有效的提升觀察的精度。

二、LED和數碼相機在運動學實驗中的應用設計

（一）實驗設計概述

在本次實驗中，為了幫助學生們更好的計算加速度、理解加速度公式和模型，設計了一個保持勻加速運動的小車，該車達到位置1的時候，將會有LED燈1亮起。隨后設計位置2、位置3，每一個位置之間的距離相等，并分別對應一個LED小燈光。小車車輪為鐵質，以實現電流的傳導（具體電路設計如圖1所示）。當小車每經過一個位置的時候，相應的LED等就會亮起。本次實驗過程中，全程采用數碼相機記錄小車的運動軌跡。由于數碼相機的錄像功能中，提供了分時段錄像和錄像剪輯功能，因此在完成錄制工作之后，我們為了獲得數據，可直接在數碼相機上將小車到達位置1之前的影像剪掉，而達到位置3后的影像也同樣處理。

（二）實驗過程

首先，從空白區啟動始終保持勻加速運動的小車，讓其沿著兩條導線構成的軌道直線運行，并在這一過程中啟動數碼相機的錄像功能，開始對其進行錄像。

其次，小車經過位置1的時候，對應LED小燈亮起。

最后，當小車沖過位置3后，停止錄像。

（三）數據處理

由于數碼相機本身的特點，我們可以直接獲取所需要的數據。首先，我們將小車到達位置1和沖過位置3的影像直接減掉。然后我們播放處理后的錄制視頻，當小車達到位置1的時候，暫停播放并記錄此時視頻中的對應時間；當小車經過位置2的時候，暫停播放并記錄此時視頻中的對應時間。然后記錄視頻的總時長。通過以上數據，我們就可以引導學生利用加速度公式計算出該小車的加速度具體數值了。

通過以上幾個步驟，學生們初步掌握了物理運動學中，加速度計算方式方法，并加深了對加速度公式的認識。我則趁熱打鐵，將課本知識娓娓道來，讓剛剛學生們通過本次實驗驗證書本上的知識，做到“知其所以然”。

三、實驗的總結和思考

（一）實驗的總結

通過本次實驗，我將數碼相機和LED靈活的應用于高中運動學物理實驗之中，在設計的教學方案中充分利用了兩種設備的特點，具有較強的趣味性。同時本方案的設計相對于教材中所提供的實驗設計來說，更為簡潔易懂，相關數據的活動也更為容易，有效的降低了操作的難度。除此之外，這一實驗設計方案在實際的操作過程中，由于使用了LED發光二極管，因此學生通過視頻對其進行觀察也更為容易。

（二）實驗的思考

我們必須認識到，高中物理教學工作的開展過程中，物理實驗教學始終是其中的一個重點和難點問題。對于學生來說，如何從物理實驗中獲取知識是一個值得我們思考的問題。而對于我們的一線物理教師來說，也同樣需要重點考慮，所設計的教學實驗活動是否能夠得到學生的喜愛、激發他們的參與積極性。而本文研究中，將生活中非常常見的數碼相機和LED應用于運動學物理實驗教學活動中來，所采用的設備和材料更為貼近學生的生活，因此往往能夠取得意想不到的效果[2]。實際上，數碼相機在這一教學實驗中的應用，有效的降低了實驗中數據獲取和數據記錄的難度，這顯然可以有效的降低實驗的枯燥感，讓學生更容易上手。

將電子信息技術下引入物理實驗中來，一方面能夠有效的降低實驗的難度、提升實驗的趣味性，另一方面也同樣能夠充分的利用當前學生的好奇心，讓他們自覺自動的參與到物理實驗中來。通過一系列新技術、新手段簡化實驗步驟，對于當前高中物理教學實驗活動的開展也同樣有著重要的現實意義，一方面能夠為課堂教學效率的提升和課堂容量的增加提供更多的支持，另一方面也同樣更為貼近學生的生活，就有濃厚的時代氣息，易于引起學生的好奇心。

結語

在本文的研究中，從高中物理教學的內容結構出發，對LED和數碼相機在運動學實驗中的應用的相關問題進行了研究和討論，并設計了相應的教學內容。在認真分析和總結了數碼相機和LED的特點的基礎上，設計了一套簡化的運動學物理實驗方案，通過電子信息技術手段簡化了學生獲取、記錄實驗數據的難度，并以此為基礎對本次實驗方案設計進行了評述和反思。筆者認為，只要我們的一線教師能夠從當前階段學生的生理和心理特點入手，為其提供更為具有生活化、趣味化的物理實驗活動，就一定能夠引起學生們的興趣，調動起他們參與物理學實驗的積極性。而通過物理學實驗，不僅能夠為學生更好的理解和掌握書里書本知識奠定堅實的基礎，同時對于學生動手能力的形成和綜合素質的提升也同樣有著重要的積極意義，值得我們的一線教師給予更為廣泛的關注和重視。

參考文獻：

[1]張德啟.物理實驗教學研究[M].科學出版社，2005.

[2]沈元華，陸申花.基礎物理實驗[M].高等教育出版社，2005