基于智能手机的初中物理实验开发与应用

广东省东莞市松山湖实验中学 谭吉成

随着智能手机的普及，现阶段很多初中生都能够十分熟练地使用智能手机，在开展初中物理实验教学的过程中智能手机是一个可以随身携带的物理实验平台。基于智能手机强大的硬件以及软件功能，应用智能手机开展物理实验不仅能够充分保障实验变得更加简便，提升实验教学的效果，同时还能够充分保障学生的学习兴趣得到充分的激发，帮助学生克服思维障碍，保障学生能够更快地掌握物理知识。

一、利用智能手机进行声学实验

（一）观察声音的波形

在开展实际物理教学的过程中，针对“我们怎样区分声音”一节课的教学内容，传统的实验教学需要通过音叉发出的声音信号在示波器以及计算机中进行展示，进而让学生明确声音波形。但是在开展传统实验教学的过程中，教师需要在事先在笔记本电脑中安装好相关软件，或者是将示波器设备带入课堂，实际的实验操作并不便捷，对教学质量产生了严重的影响。借助智能手机，教师能够借助手机上所下载的“频率器”软件开展教学实验，在这种情况下智能手机就是一个方便快捷的示波器，音叉所发出的声音能够被手机接收，随后再清晰地展示给学生，学生也能够更加直观地观察声音的音调以及频率。

与此同时，这种软件还能够显示课本中泡沫塑料块刮玻璃时产生的噪声波形，并将其与音叉所发出的乐音波形进行比较，让学生能够更加清晰地了解噪声与乐音的区别，明白噪声的波形是不规则的。

（二）不同频率声音的播放

将“音频发生器”软件安装在智能手机上能够让智能手机播放出频率在10Hz—2500Hz的声音，在开展物理实验的过程中就可以通过手动调节或者是输入不同大小频率的方式促使学生对低频率到高频率之间不同音调的变化有更加直观的感受。

（三）真空不能传声的演示

在开展初中物理实验的过程中，将手机用一根绳索挂悬在玻璃罩内，随后用另一个手机拨打玻璃罩内手机号码，此时还可以清晰地听到玻璃罩内传出的手机电话铃声。随后，教师使用抽气泵将玻璃罩内的空气抽出，使玻璃罩内成为真空的状态，然后再次拨打电话，玻璃罩内就不会传出电话铃声了。采用这样的方式引导学生逐渐明确在真空状态下声音不能传播，声音的传播是需要介质的。

二、利用智能手机开展光学实验

（一）捕捉看不见的光——红外线

由于红外线是一种不可见光，人眼观察不到，所以很多学生都会觉得红外线十分的神秘，应用智能手机就能够促使学生对红外线进行感性认识。首先，在开展实验的过程中应当选择一个遥控器，遥控器的按键被按下时，遥控器中的红外线发光二极管就会出现红外线，但是这种红外线我们的肉眼并不能看到。随后开启手机的摄像头，手机的摄像头对准遥控器的红外线发光二极管，在这种情况下遥控器的任意按键被按下手机的显示屏上都会有亮斑闪烁，随后在手机摄像头上的光电气转化成像，将其直观地显示出来。在进行实验的过程中，苹果手机对红外线有着较强的屏蔽功能，因此使用安卓手机有着更好的实验效果。

（二）光的直线传播

LED灯几乎成为当下数字化时代智能手机的必备功能，并且智能手机的亮度与体积优势充分地展现出来。在开展物理实验教学的过程中，可以充分应用智能手机的此功能，持续性地打开LED灯，随后引导学生进行手影游戏的表演，解释光线的传播规律。在此实验教学方式下，学生对于物理学习的兴趣必然会被有效调动，从而提升教学效果。

（三）探究凸透镜的成像规律

初中物理教材中“探究凸透镜成像”的实验教学中，教师需要使用一支蜡烛作为发光的物体。教师发现这种实验操作方式往往存在很多问题，例如蜡烛容易被风吹灭或者被风吹得左右摇摆，对观察的效果产生了直接的影响；在燃烧的过程中蜡烛往往会产生很重的气味；整个实验过程需要花费较长的时间，并且由于蜡烛在燃烧之前的高度不一致，因此教师需要对光屏以及凸透镜的位置进行反复的调整才能够完成实验，并且实验效果一般。而应用智能手机，在手机中安装一款叫作“Candle”的仿真蜡烛软件就能够代替蜡烛的效果，进而能够帮助教师顺利地进行整个实验。在进行实验的过程中，环境因素不会对蜡烛的燃烧产生影响，能够确保蜡烛保持前后一致的高度与亮度，在光屏形成良好的成像效果。

（四）演示三原色

三原色光的混合是智能手机实现屏幕成像的基本条件，因此我们可以针对这个特征开展色光混合的实践教学。首先，教师在实验过程中只需要打开智能手机，并且将手机的屏幕打开，将纯白色的照片在手机中进行播放，之后再将手机逐一传递给学生让学生借助放大器进行观察，或者是在手机屏幕上滴上一个小水滴，随后蓝、绿、红等颜色的小格子就会在手机屏幕上清晰地显示出来，代替了传统实验过程中需要使用的凸透镜。在实验完成过后，教师应当以此为基础对学生进行知识讲解，保障学生对知识的理解程度，提升学生的学习兴趣。

三、利用智能手机进行电磁学实验

（一）研究磁场的方向

相较于传统的罗盘，电子罗盘在工作原理上并没有差异，利用磁体的南北极对地球上的磁场进行感应，但是智能手机采用磁阻传感器作为电子罗盘功能的基础，将用户需要的磁场信息用数字化的方式呈现。因此，将智能手机应用于物理实验教学中不仅能够保障学生享受到电子罗盘南北指示的功能，同时还能够代替传统实验中小磁针对磁场的方向进行检验。

（二）演示电磁波的产生与传播

在教学过程中，将收音机调至没有电台的接收频率，随后使用自带的喇叭将音量开到最大。再使用一节电池和导线，先将导线的一端与电池的负极相连接，随后将导线的另一端与正极进行摩擦，在摩擦的过程中让它们断断续续地接触，此时就能够产生迅速变化的电流，在空间中形成电磁波。最后，教师应当引导学生从智能手机的喇叭中倾听电磁波转化信号造成的现象。此实验中，教师也可以将多媒体教室的音响打开，随后使用手机拨打任意号码，这时音响的扬声器中就会发出极其刺耳的声音。教师应当充分地意识到，现阶段的智能手机功能已经十分完善，不仅可以利用其先进的功能进行物理实验，更能够使用手机的基础功能开发各种物理实验。教师应当活学活用，开拓思维，采用各种方式开展各种各样的实验，应用智能手机促使学生意识到生活中存在的物理现象。

（三）演示电磁波可以在真空中传播

以上文“真空不能传声音”的物理实验过程为基础，在真空的玻璃罩内拨打电话，对智能手机屏幕上显示的接通画面进行观察，借此机会，教师可以对学生讲解：“声音虽然不能在真空中传播，但是电磁波却可以在真空中传播。”

（四）利用智能手机辅助测量

智能手机中都带有计时器与停表等功能，教师可以利用这些辅助工具开展物理实验。例如，进行“物体运动的平均速度测量”实验过程中，教师可以充分利用停表功能对小车运动过程中需要的时间进行测量，并且使用智能手机进行测量十分方便，测量的精度也有充分的保障，甚至能够达到0.01s的精确度。在进行“水沸腾时温度变化的特点”实验的过程中，教师也可以充分利用计时器功能在相同的时间内读数。

总而言之，在开展初中物理实验教学的过程中应当积极应用智能手机强大的软件以及硬件功能，让初中物理电磁学、光学以及声学的实验教学得到更好的开展。积极利用智能手机开展物理实验，教师与学生必然都能够感受到更大的便利，获取更多的素材，实现“从生活走向物理，从物理走向社会”的物理教学新课程理念。