例談數碼相機在物理實驗中的應用

馬紅玲

摘 要 初中物理在初中階段是一門學習難度較大的學科，不僅具有較強的理論性，有難以理解的概念和定理等，還存在大量的實驗學習。在初中物理教學中，教師應利用多種輔助手段開展實驗，并引導學生積極走出課堂，到生活中去進行初中物理實驗，借助數碼相機等，有效提高學生的學習效率。

關鍵詞 初中物理；實驗教學；數碼相機；微課；電子白板

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）07-0130-03

1 前言

在新課改初中物理實驗教學中，不僅僅是對學生展開理論教學，更應通過有效的實驗教學激發學生學習興趣，并且在實驗過程中不斷培養學生的思維能力、觀察能力等。雖然現階段很多初中物理教師也經常為學生開展一些物理實驗，但多局限在課堂上，學生動手機會較少，思考的空間有限，整體實驗教學效果并不好。

2 初中物理實驗教學現狀分析

物理是初中教學的重要學科之一，而且物理的理論性較強，更有很多難以理解的公式定理等，因此必須重視初中物理教學[1]。實驗是初中物理教學的重要組成部分，以實驗為主展開初中物理教學。在實驗過程中，學生復習所學習的理論，并將其有效應用在物理實驗中，通過實驗的過程驗證初中物理理論知識。但從初中物理實驗教學現狀分析，整體實驗教學中缺乏有效的實驗教學引導，初中物理實驗課程偏少，甚至有的學校根本就沒有開展過初中物理實驗教學，造成初中物理整體教學質量不高，學生更不懂得如何將初中物理知識運用到實踐中。總的分析，初中物理實驗教學現狀不容樂觀，而造成這樣教學現狀的原因主要有以下幾個方面。

1）教師教學觀念較為落后，過度依靠課本而忽視初中物理實驗部分教學，再加上一些教師認為實驗教學較為麻煩，以及初中物理實驗教具的缺乏等，從而導致初中物理實驗教學很難順利開展。但從本質上分析，初中物理實驗教學不僅僅局限在課堂，如果能夠真正將初中物理實驗教學引出課堂，在課外開展實驗教學，會更容易引發學生的好奇心，從而激發學生的學習興趣，對提高初中物理實驗教學質量帶來極大幫助。

2）初中物理實驗教學方法過于陳舊。現階段很多初中物理教師采用的教學方法過于陳舊，在日常教學中注重開展理論教學而忽視實驗教學，從而造成初中物理實驗教學開展難的現狀。

3）過度注重課堂教學。生活中處處有物理，初中物理實驗教學如過度注重課堂教學的話，勢必會導致初中物理實驗教學受到限制，從而影響到初中物理教學的順利開展。在初中物理實驗教學中，教師應有效引導實驗在課堂以外的時間和場所進行，從而實現初中物理實驗走出課堂的目的，真正讓學生的初中物理實驗不受時間和地點的限制。

3 讓初中物理實驗走出課堂

在高新技術時代，很多科技成果被應用到教學活動之中，如多媒體、電子白板、微課等，這就為初中物理教學注入無限的生機與活力，同時增強了學生對物理知識的生動形象理解，并且進一步完善了課堂教學。數碼相機作為生活中一種常見的現代科技產品，也可以應用到初中物理實驗教學中。

數碼相機作為一種科技產品，在家用領域完全替代了傳統相機。由于數碼相機具有小巧方便、便于攜帶等特點，加之含有自動曝光程序，因此可以在不同光照情況下拍出清晰的照片。同時，現在的數碼相機還可以與計算機相連接，可以長期儲存，也可以刻錄保存。由于數碼相機這些獨特的優勢，在初中物理實驗教學中，很多以往難以進行的實驗操作，教師都可以借助數碼相機的功能特點完成，這就實現了讓初中物理實驗教學走出課堂的目的。

4 數碼相機在物理實驗教學中的創新應用方式

連拍功能的物理實驗應用 數碼相機具有連拍功能，在連拍功能模式下，可以在短時間內以相同的時間間隔連續拍攝多張照片，同時以“幀”作為計算單位；而鏡頭中所捕捉到的幀數越多，那么連拍功能就會越快，這也是數碼相機可以連續拍攝的原理。結合現下的技術研究情況，多數數碼相機連拍速度為5～8幀/秒。而在初中物理實驗教學中，常見的計時設備，如打點計時器，大約每秒也只能打50個點，無疑與數碼相機的連拍功能相差甚遠。

如在進行“平拋運動”方面的物理實驗探究時，此節課程實驗教學內容主要是通過探究平拋運動中水平方向與豎直方向的運動特點，從而解決平拋運動問題。為此在實驗教學過程中，教師可以取兩個小球，放置在光滑的斜槽中，通過自動開關設置，在一個小球離開斜槽末端的瞬間，另一個小球同時下落，兩個小球一個做平拋運動，一個做自由落體運動；然后通過數碼相機的連拍功能拍攝小球運動的瞬間，再運用圖片處理軟件將小球運動的照片整合到一張圖片之中，最后通過圖片數據分析得出實驗結論。

微距功能的物理實驗教學中的應用 微距功能同樣是數碼相機獨具的一種功能，在數碼相機處于微距模式時，可以貼近微小物體進行對焦，從而把很多細小的事物無盡放大，將拍攝事物的細節呈現的眼前。在技術研究不斷深入的今天，絕大多數的家用數碼相機都具有微距功能，可以看到肉眼難以觀察到的景象。

以“螺旋測微器”的教學為例，螺旋測微器本身的尺寸就比較小，而上面刻度數字就更是難以觀測，因此在初中物理實驗教學中，很多教師在進行這一部分教學時，往往會使用教學課件的方式進行知識講解。但是這種教學脫離實際，得到的教學效果往往并不理想。利用數碼相機的微距功能，可以有效解決這一問題。通過數碼相機的觀察使用，學生可以清晰地對螺旋測微器的刻度數字進行觀察，整體細節都十分清楚。在這個過程中，教師還可以將通過微距拍攝的螺旋測微器刻度照片放置在多媒體投影儀中，從而讓學生更好地進行觀察，這樣就有效地突破了本節課程教學的難點，而這無疑也是數碼相機在物理實驗教學中的應用價值體現。

短片拍攝功能在物理實驗教學中的應用 短片拍攝功能也是數碼相機具有的一項功能，目前此項功能在家用數碼相機中幾乎已經普及，并且整體拍攝出的視頻資料素質十分高，通常情況下，在高清格式720p下可以達到30幀/秒，同時在視頻拍攝過程中可以進行變焦，并且可以將聲音記錄下來。

此外，在科技迅速發展的過程中，還有一些數碼相機中增添了即時播放功能，也就是通過計算機同步展示的方式，將拍攝的視頻通過計算機屏幕同步顯示出來。而這一功能在初中物理實驗教學中的應用，可以更好地增強教學的演示性，從而起到增強教學效果的作用。

如在進行“曲線運動”實驗時，教師可以在桌面上平鋪一張白紙，然后在上面放置一個沾滿墨汁的陀螺，通過陀螺的旋轉，對飛出四濺的墨汁射線軌跡運動過程進行分析。而在這過程中就可以使用數碼相機，借助數碼相機的短片拍攝功能，并利用計算機和投影儀播放整個運動過程的全貌，讓學生更加細致地進行動態化分析，進而幫助學生更好地認知曲線運動方面的知識。

5 數碼相機在物理實驗教學中的應用案例

通過以上分析，了解到實驗在初中物理教學中的重要性，應重視初中物理實驗。當然，實驗也不能過于盲目，更不能僅僅將實驗局限在課堂中，這樣勢必會影響到初中物理實驗效果。應結合學生的實際學習情況，以及初中物理實驗教學目標，積極拓展初中物理實驗，使初中物理實驗走出課堂，充分運用生活中的事物來完成初中物理實驗，以此來驗證初中物理相關性理論知識。

以下兩個初中物理課堂以外的案例，以日常生活中常見的數碼相機為主，展開相應的初中物理實驗教學，具體分析如下。

案例一 準備一塊長木板，或者就地取材一塊長模板，并將木板的一端用工具墊高，使木板形成一個斜面；將傾斜的木板固定住，如可以用膠帶粘牢，避免在實驗過程中滑動。再準備一臺日常使用的數碼相機和一個小球，將小球放在木板較高的一端，并從上端滑下，觀察小球在木板上的運動軌跡是否是沿著木板直線滑下。如果偏離木板直線，則需要對其進行適當調整，直到小球能夠從木板上以直線滑下為止。

根據小球運行方向，利用刻度尺在木板上標出刻度。將數碼相機安裝在木板的正上方，為物理實驗做好充足的準備。這個位置要求能夠照全木板，也就是小球在木板上的整個運行軌跡，便于實驗數據的采集。

在開展物理實驗時打開數碼相機的開關，然后釋放小球。需要注意的是數碼相機應打開攝像功能，并多做幾次小球走向的實驗。關閉數碼相機，然后進行數據處理（如圖1所示）。

實驗數據采集需要采用視頻剪輯工具來進行。首先，對小球的走向速度進行測量。明確所要測量的某個時刻的瞬時速度并設為p時刻，利用視頻剪輯工具確定p時刻附近的兩個畫面，并分別將這兩個時刻設為p1和p2。利用物理公式可以求出其瞬時速度，加強學生對物理公式的理解。

其次，對小球加速度進行測量。測量p′時刻的瞬時速度值v′，可以利用公式求出小球的加速度。

案例二 準備一張A4白紙，并在白紙上利用刻度尺畫上直角坐標系；準備一根長木條、一臺數碼相機、一個小球。將畫好直角坐標系的白紙豎直平整地固定到墻面上，將木條同樣固定到墻面上，并保證小球在木條上滾動后能夠水平拋出落到坐標原點處；如果不準確，需要適當調整木條的位置。將數碼相機固定到白紙的正前方并打開其攝像功能。將小球彈出并沿著長木條水平拋出，多進行幾組實驗（圖2）。

同樣利用視頻剪輯工具確定幾個實驗所要分析的等時間間隔點，對照相應的畫面，記錄畫面上物體的位置，并對其展開研究。通過實驗加深學生對平拋運動的理解，從而提高學習效率。

6 結語

總之，要實現初中物理實驗的有效性，實驗道具是不可缺少的重要組成部分。本文以數碼相機作為主要實驗道具，為學生演示兩個實驗，幫助學生理解和學習相關知識，從而有效提升學習效率。

參考文獻

[1]黃福軍.初中物理小實驗個性化教學的實踐思考[J].中國校外教育，2016（36）：121，129.

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[3]朱愛娟.新課程理念下例談初中物理課外實驗教學[J].生物技術世界，2015（7）：182，184.

[4]劉鑾芹.淺析初中物理實驗探究的教學模式：以浮力教學內容為例[J].亞太教育，2015（16）：32.