物理實驗測量中智能手機的使用

王燕濤

摘要：介紹了將手機作為測量工具，利用其附屬功能和傳感器應用到物理實驗測量中，為物理實驗教學服務，提高學生實驗測量的學習興趣和效率。

關鍵詞：智能手機物理實驗測量工具APP

隨著智能手機的普及，大學生基本上都有了智能手機，智能手機不但可以上網瀏覽新聞、發微信、聊QQ、看視頻、做虛擬實驗等，還可以作為簡單的測量工具。將智能手機用于物理實驗測量中得到越來越多教師的青睞，然而做普通物理實驗的大多為非物理專業的工科學生，一方面他們還沒有接觸到軟件開發，要熟悉用手機來測量物理量的整個實驗項目，需花費大量時間。另一方面很多測量用軟件和APP都具有商業目的，學生很少接觸到。所以對于文獻中開發的測量項目只適用于專業測試或實驗演示，不適合剛接觸到物理實驗的大一或大二學生，不易于推廣。所以要想讓學生感覺到使用手機做物理實驗的便利，更加愿意進行科學研究，享受到利用手機進行數據觀察和測量的樂趣。只需了解手機簡單的功能，就可以為物理實驗服務。

本文利用智能手機具備的基本功能和安裝免費簡單的APP，實現實驗儀器調整和基本物理參數的測量。

1智能手機必備功能的應用

1.1智能手機——攝像功能

從以前到照相館拍照到現在人人都可以拍照、錄視頻發微博和微信，可以說手機的攝像功能人人都會。而在物理實驗的楊氏彈性模量測量、分光儀的使用、等厚干涉、旋光儀、阿貝折射儀等數據測量中，測量者需要單眼貼到望遠鏡目鏡或顯微目鏡上長時間進行測量讀數，特別是近視的同學，要觀察到理想的圖像或數據，都需要費盡九牛二虎之力方能準確測量。如果在望遠鏡或顯徽鏡的目鏡前置手機支架，利用手機攝像功能，攝像頭對準望遠鏡目鏡，利用手機屏幕直接觀察圖像或數據，這樣不僅可以不用單目觀測，還可以在任意角度進行讀數測量，還可以緩解視覺疲勞。其次，手機照相的連拍功能還可以實現速度、加速度、位移等測量，另外實驗中發現，有患有紅綠色盲疾病的學生對實驗儀器的數字顯示（紅色數字）看不清楚，因此可以利用攝像頭的灰度圖像功能將圖像轉化成灰度圖像，便于觀察和記數。

1.2手機輔助功能

手電筒

在很多光學實驗中，如邁克爾遜和分光儀實驗，整個數據測量過程，要求在暗環境下觀察測量，光線比較暗，而讀數時，儀器的精度非常小，很難分辨，這就需要有光照讀數，學生利用自己的智能手機作為光照光源，一方面測量讀數時更加清晰，另一方面，也不會影響別的同學進行觀察測量。

1.5智能手機必備功能——科學計算器

大多數物理實驗測量完物理量需要進行計算，利用手機計算器的功能更方便，學生不用單獨去買科學計算器就可以直接計算，如果計算結果與理論值相差很大，那么就可以在課堂上迅速找出測量錯誤或誤差過大的原因，重新測量，達到物理實驗發現問題、分析問題、解決問題的目的，既方便又節省時間，何樂而不為。

1.4手機——計時器

自從手機一出世，就具備了時間顯示和秒表計時功能，物理實驗中需要計時的實驗如：熱電偶測量錫的熔點，通過手機便可觀測儀器預熱時間、加熱時間、冷卻時間等。

1.5智能手機 office手機軟件，結合現在的手機都可以有Excel處理表格軟件，對于繁雜計算的數據可以很快的計算出來，比如測量雙臂電橋的實驗數據，學生利用手機，將數據直接輸入到電子表格中，平均誤差和相對誤差很快就計算出來，寫出數據處理，并計算出誤差大小。對于需要在坐標紙上作圖的實驗，利用Excel散點圖便可畫出一次擬合直線圖、曲線圖和折線圖等，然后打印出來，相比于坐標紙上作圖，更加準確、美觀。

2智能手機傳感器的使用

其實，智能手機內置有許多傳感器，磁傳感器、光線傳感器、距離傳感器、GPS、加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤、麥克風等，利用這些傳感器，下載安裝免費的APP，可以方便學生使用額外功能和記錄很多環境參數，如：溫度、濕度、水平儀、光強計、頻率計、分貝儀等。

2.1溫度計App

物理實驗中個別實驗需要記錄環境實時溫度，一般情況下實驗室里僅配備一個水銀溫度計，學生人數較多的班級對環境溫度的影響較大，再有都要圍觀勢必會影響溫度測量，更別說有的同學拿起溫度計就看，根本不注意水銀泡不能接觸，導致溫度計迅速升溫，測出該學生的體溫，鬧出笑話，結果差的更離譜，如果觀察手機溫度計的話，不同位置溫度不同，也很快讀出溫度值，不影響其他同學的實驗測量結果。

2.2水平儀App

物理實驗中，很多物理實驗儀器在使用前需要調節儀器水平，如：邁克爾遜干涉儀、楊氏彈性模量實驗架、可調節實驗臺等，而這些設備上都沒有安裝水平系統，調節水平只能根據主觀感覺，而調節儀器水平一般要借助水平儀，但是每個實驗項目都在不同的教室里，勢必就需要每臺儀器配備一把水平尺，雖然價錢不貴，但是沒有必要，有了智能手機水平儀APP，問題就迎刃而解。

2.3頻率計App

頻率計FreqCounter，作為一款專業強大且又簡單易用的音頻分析工具。可以用來實時顯示聲音的波形，分析輸入音頻信號的頻率構成及強度。強大的手勢操作可以分級放大或縮小波形，觀察聲波的細節。內置強大的FFT頻譜分析功能可以將您所關心頻段內最強的5個頻率標示出來。它是一個非常棒的噪音檢測器，可以方便地找到讓您不安的聲音來源。它也是一個很好的聲學教學演示程序。

2.4光強計App

光強計（Light Meter）v1.6可以把手機變成一個專業的光強計，測量以lux為單位的照明強度。

2.5分貝計APP

分貝計是一個能測量聲音分貝指數的app，分貝計的實用也是很簡單，主要是使用手機的麥克風進行噪音的檢測，不僅可以幫你測量身邊的噪音指數，還適用于專門技術人員對于聲音的測量。

3結束語

隨著技術的進步，手機功能越來越多，但是當代大學生怎樣才能利用好手機，作為實踐性更強的大學物理實驗教學更應該順應時代發展，合理引導學生使用手機資源為教學服務，創新實驗測量方式和方法，提高學生實驗興趣和實驗效率，從而引領時代潮流。

參考文獻

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