用手機實現的幾個簡單有效的課堂實驗

金雪蕾+楊索

摘 要：課堂實驗借助手機和軟件較直觀、較精確地實現，其取材簡單方便，能增加高中物理課堂實驗的可視性與真實性，提高學生參與度，激發學生積極性，提升課堂有效性。

關鍵詞：手機；課堂實驗；簡單；有效

簡單有效的課堂演示實驗深受學生喜愛，也一直是眾多一線教師的追求。筆者在平時教學工作過程中，也注重這方面的積累。現在手機在生活中使用已經十分普遍，它的部分功能結合一些軟件可以應用在物理課堂教學中，它取材方便，效果較好。

實驗一、探索自由落體運動的規律

用來測定自由落體運動的加速度裝置通常有打點計時器，教師演示一重物在豎直方向上下落，用打點計時器記錄重物的運動情況，但是實驗中摩擦力等阻力影響往往使所得結論與理論值相去甚遠。所以我們設計了如下實驗方案，效果甚好。準備器材：小球、手機、電腦（安裝Photoshop軟件）、數據線。課堂分組實驗時，組內學生從某一高度釋放小球，另一學生用手機頻閃（一般手機照相都能實現該功能）記錄下小球在不同時刻的位置，用數據線將照片導入電腦。打開Photoshop，依次打開文件-腳本，將文件載入堆棧，如圖1所示，將所需要堆棧的照片載入進去，點擊“確定”，電腦就會將每張照片顯示為一個圖層。這個時候堆棧的照片已經有了基本的樣子，如圖2所示。若顏色太淺，可以選中全部圖層將混合模式從正常變為亮色、深色。利用小球實物的直徑（或背景）與照片中的直徑進行對比，得到縮小倍數，從而計算相鄰小球之間的位移Δx，頻閃頻率T已知，利用公式

Δx=aT2，求解a。該實驗的優點是，取材方便，實驗數據精準，從而讓學生在真實實驗探究中，較好地掌握自由落體的運動性質。除此之外，人教版高中物理教材中的許多實驗如：平拋運動的研究、勻加速直線運動、運動的合成與分解等等，也可使用手機該功能和Photoshop軟件進行相關操作步驟的改進和替換，也能取得非常好的教學效果。

實驗二、探究互成角度的兩力合成的規律

在探究兩個互成一定角度的力的合成遵循怎樣的規律時，往往需要展示學生探究過程、小組成果。一般教師采用投影儀展示，但投影儀的固定位置極大地限制了活動的展開，不利于問題及時發現與糾正。為此，我們采用了手機上一個功能，實現手機和屏幕同步展示。打開計算機AirPlayer軟件，與手機AirPlayer鏡像（如iPhone手機自帶這個功能）連接。注意：計算機與手機需連接在同一局域網內。教師巡查并實時投影學生操作的情況，可以展示鼓勵學生規范的操作和捕捉典型的不規范操作，如圖3所示，也可以展示學生實驗成果，如圖4所示，通過生生糾錯，生生補充，及時了解不足，作出調整與改進。通過實踐發現，學生在與同伴交流討論中，更能積極主動地消除錯誤，構建知識網絡。高中物理部分課堂演示實驗也可以這樣攝影，如光的全反射、儀表的讀數等等，可以解決角度、大小、距離等引起的視覺限制，方便學生各個角度清晰地觀察。手機和AirPlayer軟件結合應用在課堂教學中優點在于使教師不再受物理空間的約束，極大地方便了課堂中實現師生互動、生生互動，及時反饋和評價，有助于進一步激發學生內在動力，形成一種良好的循環。

實驗三、失重和超重

失重和超重是學生學完牛頓運動定律后，知識的遷移和應用部分，是一個比較重要的、典型的應用型知識點。雖然超重、失重是日常生活中比較常見的物理現象，學生往往能感受到，但是由于其發生的短暫性，學生很難觀察到細節，僅憑直覺和記憶不易理解。在人教版高中物理必修1 P89指出：“人站在體重計上，下蹲、起立，也能看到超重和失重現象。”播放視頻，學生缺少真實體驗感；教室里操作演示，這個現象歷時短，可視度不高。因此，我們可以采用如下方法：在課堂中請一學生下蹲演示時，打開手機“慢動作”功能進行攝像（或者任何一部有攝像功能的手機），然后用手機進行播放，將下蹲過程“慢放定格”，可以用實驗二中提到的AirPlayer鏡像方法實現手機與屏幕同步播放，也可以采用文件導入計算機，用視頻播放軟件（如暴風影音、PotPlayerSetup64播放器等）進行逐幀播放，超重、失重過程在慢播放過程中非常明顯清晰，這樣觀察效果會好很多。高中物理還有很多歷時短、難觀察到瞬間的實驗，如碰撞、平拋等等也可以采用這種方法實現捕捉瞬間。

以上是筆者用手機實現的幾個物理課堂實驗，取材方便，提高學生課堂參與感與可視性，大大激發學生“探個究竟”的想法和興趣。部分實驗可以進行定量計算，也使得科學探究中的問題變得更加有意義、更加具備深度。在課堂實驗中，學生體驗知識獲取的過程，在“做”科學中得到知識和概念的理解，從而最大限度調動學生積極性，提升課堂有效性。

作者簡介：金雪蕾，浙江省溫州市，永嘉中學；楊索，浙江省溫州市，浙江中藍環境科技有限公司。endprint