让智能手机成为中学物理实验教学的好帮手

张丹彤

（扬州市教育科学研究院，江苏 扬州 225007）

智能手机是指除了具有传统手机的打电话、发短信等基本功能外，能和个人电脑一样，具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装软件、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入.现在的智能手机一般都装有摄像头，LED光源和重力感应器，三轴加速度，电子罗盘，三轴陀螺仪，光线距离感应器，气压等传感器，具有拍照片、摄录短片、照明、指南针、测量时间、测量高度等大量实用功能.面对这样一个功能强大，几乎无所不能，而且是我们天天随身携带，凝聚众多物理学高科技成果的智能手机，广大中学物理教师能否利用它为物理教学作点贡献？为此，笔者就借助智能手机的相关功能进行物理实验教学作了一些尝试，与大家分享.

1 利用智能手机的计时功能

利用智能手机做物理实验，最容易想到的就是利用其计时功能.以苹果手机为例，其相关的时间功能包括世界时钟、闹钟、秒表和倒计时器等功能，其中秒表功能在中学物理实验中用于时间测量十分方便，且精度高，可测量到0.01s，特别适合学生在家庭、教室等不具备实验室停表的场合使用.如高中物理中利用单摆测定重力加速度实验就可以作为家庭作业，让学生在家中完成.

2 利用智能手机补光灯，作实验光源使用

一般智能手机屏幕背面摄像头旁都有一个LED补光灯，主要用作暗光条件下拍照片时补光（作闪光灯）用，也可以通过设置或利用App软件控制它常开或关，一般用户在夜晚时常当手电筒使用.新款智能手机的LED补光灯亮度高，在稍暗的环境中使用效果很好.在中学物理实验中我们可以利用LED补光灯作为光学实验中的最容易获得的光源使用.如图1装置，利用补光灯作光源，置于合适的凸透镜焦点上，可以获得平行光，加上带缝的遮光板，可以在白纸上获得多条平等光线，借助这一光源装置和做成截面形状的凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜、棱镜、全反射棱镜，可以完成大部分几何光学实验.

图1

3 利用智能手机的音频录制和播放功能，作实验音源使用

一般智能手机都自带有录音和播放功能，如果没有自带录音功能，如iphone 5s，则需要在App中下载一个应用软件，如“语音备忘录”或其他录音软件，安装后你的手机就具有了录音功能.由于智能手机小巧，便于移动，因此，可以用来演示多普勒效应.

方法1：从网上下载“基于声卡的虚拟示波器软件”和“音频处理软件”，用基于声卡的虚拟示波器软件制作一定频率（如1000Hz）的音频文件，并用音频处理软件转换文件格式（如MP3），将文件复制或同步到智能手机中，播放音频文件时前后移动手机，可以听到音调的变化.或将手机固定在离心转台上播放声音并且转动转台听音调变化，来完成多普勒效应演示实验.

方法2：在公路边用智能手机录制汽车经过时汽笛鸣叫时的频音（可以两人合作），在课堂上播放，让学生听音调的变化，体验多普勒效应.

4 利用智能手机的气压传感器，作高度测量用

气压传感器的最常见的功能是用于测量海拔高度，登山登楼的时候可以在山脚下或楼下将海拔设为零，这样你可以随时看到自己已经爬了多高的山或楼了，气压传感器还可以用于测量实时的气压、温度，帮助你掌握天气情况.在手机App中下载Altimeter软件（高度计）后，手机就可以成为一个高度测量仪.初中物理中关于大气压强随高度变化的结论是在海拔3000m之内，每上升10m大气压强约减小100Pa，借助智能手机的高度测量功能，配合气压计测量，我们就可以利用爬山或登高楼的机会验证这一结论.

5 利用手机的指南针功能，作小磁针用

智能手机的指南针是利用内置电子罗盘的方向传感功能，有了这个电子罗盘，就可以使手机具有指南针功能，电子罗盘的原理和传统罗盘原理一样，都是利用磁铁的南北极来感应地球磁场的，只不过它是把实物磁铁换成了磁阻传感器，集成在手机专门的芯片中，然后将感应到的地磁信息转换为数字信号供用户使用.因此，智能手机的指南针功能在中学物理实验中可作检验磁场的小磁针用.有些型号的智能手机可能不带指南针软件，可以在App中下载一个指南针软件即可.

6 利用智能手机的照相和摄像功能，制作实验素材

利用随身携带的智能手机，我们可以随时拍摄一些场景，作实验教学资源使用.如在乘坐高铁时，可以拍摄车厢内的速度显示照片，或拍摄两车或船相关运动的视频，作为速度教学的资源使用.也可以拍摄一些物理现象，作为学生拓展学习使用，如在登山时可以带一瓶矿泉水，在登山前喝掉一部分，挤压瓶体，使其变扁，并拧紧瓶盖，等爬到一定高度时会发现瓶体变大，接近原状，将这一过程拍下来，让学生思考原因.这种来自生活的生动现象能够比较好的激发学生的学习兴趣.前面提到的多普勒实验演示，如果用手机拍摄带声音的视频，让学生看到汽车由远而近再由近而远时音频的变化则效果会更好.

总之，智能手机作为我们身边最容易获得的计时器、高度测量器、指南针、光源、声源、照相机、摄像机，是师生完成中学物理实验教学的非常有用的高效集成工具，只要我们多尝试、多总结，智能手机就会成为广大师生完成实验教学的好帮手.

1 董玉海.改进光学实验的方法［J］.中学物理教学参考，2007（9）.