基于智能手機(jī)的初中物理實驗開發(fā)與應(yīng)用

廣東省東莞市松山湖實驗中學(xué) 譚吉成

隨著智能手機(jī)的普及，現(xiàn)階段很多初中生都能夠十分熟練地使用智能手機(jī)，在開展初中物理實驗教學(xué)的過程中智能手機(jī)是一個可以隨身攜帶的物理實驗平臺。基于智能手機(jī)強(qiáng)大的硬件以及軟件功能，應(yīng)用智能手機(jī)開展物理實驗不僅能夠充分保障實驗變得更加簡便，提升實驗教學(xué)的效果，同時還能夠充分保障學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到充分的激發(fā)，幫助學(xué)生克服思維障礙，保障學(xué)生能夠更快地掌握物理知識。

一、利用智能手機(jī)進(jìn)行聲學(xué)實驗

（一）觀察聲音的波形

在開展實際物理教學(xué)的過程中，針對“我們怎樣區(qū)分聲音”一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)需要通過音叉發(fā)出的聲音信號在示波器以及計算機(jī)中進(jìn)行展示，進(jìn)而讓學(xué)生明確聲音波形。但是在開展傳統(tǒng)實驗教學(xué)的過程中，教師需要在事先在筆記本電腦中安裝好相關(guān)軟件，或者是將示波器設(shè)備帶入課堂，實際的實驗操作并不便捷，對教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。借助智能手機(jī)，教師能夠借助手機(jī)上所下載的“頻率器”軟件開展教學(xué)實驗，在這種情況下智能手機(jī)就是一個方便快捷的示波器，音叉所發(fā)出的聲音能夠被手機(jī)接收，隨后再清晰地展示給學(xué)生，學(xué)生也能夠更加直觀地觀察聲音的音調(diào)以及頻率。

與此同時，這種軟件還能夠顯示課本中泡沫塑料塊刮玻璃時產(chǎn)生的噪聲波形，并將其與音叉所發(fā)出的樂音波形進(jìn)行比較，讓學(xué)生能夠更加清晰地了解噪聲與樂音的區(qū)別，明白噪聲的波形是不規(guī)則的。

（二）不同頻率聲音的播放

將“音頻發(fā)生器”軟件安裝在智能手機(jī)上能夠讓智能手機(jī)播放出頻率在10Hz—2500Hz的聲音，在開展物理實驗的過程中就可以通過手動調(diào)節(jié)或者是輸入不同大小頻率的方式促使學(xué)生對低頻率到高頻率之間不同音調(diào)的變化有更加直觀的感受。

（三）真空不能傳聲的演示

在開展初中物理實驗的過程中，將手機(jī)用一根繩索掛懸在玻璃罩內(nèi)，隨后用另一個手機(jī)撥打玻璃罩內(nèi)手機(jī)號碼，此時還可以清晰地聽到玻璃罩內(nèi)傳出的手機(jī)電話鈴聲。隨后，教師使用抽氣泵將玻璃罩內(nèi)的空氣抽出，使玻璃罩內(nèi)成為真空的狀態(tài)，然后再次撥打電話，玻璃罩內(nèi)就不會傳出電話鈴聲了。采用這樣的方式引導(dǎo)學(xué)生逐漸明確在真空狀態(tài)下聲音不能傳播，聲音的傳播是需要介質(zhì)的。

二、利用智能手機(jī)開展光學(xué)實驗

（一）捕捉看不見的光——紅外線

由于紅外線是一種不可見光，人眼觀察不到，所以很多學(xué)生都會覺得紅外線十分的神秘，應(yīng)用智能手機(jī)就能夠促使學(xué)生對紅外線進(jìn)行感性認(rèn)識。首先，在開展實驗的過程中應(yīng)當(dāng)選擇一個遙控器，遙控器的按鍵被按下時，遙控器中的紅外線發(fā)光二極管就會出現(xiàn)紅外線，但是這種紅外線我們的肉眼并不能看到。隨后開啟手機(jī)的攝像頭，手機(jī)的攝像頭對準(zhǔn)遙控器的紅外線發(fā)光二極管，在這種情況下遙控器的任意按鍵被按下手機(jī)的顯示屏上都會有亮斑閃爍，隨后在手機(jī)攝像頭上的光電氣轉(zhuǎn)化成像，將其直觀地顯示出來。在進(jìn)行實驗的過程中，蘋果手機(jī)對紅外線有著較強(qiáng)的屏蔽功能，因此使用安卓手機(jī)有著更好的實驗效果。

（二）光的直線傳播

LED燈幾乎成為當(dāng)下數(shù)字化時代智能手機(jī)的必備功能，并且智能手機(jī)的亮度與體積優(yōu)勢充分地展現(xiàn)出來。在開展物理實驗教學(xué)的過程中，可以充分應(yīng)用智能手機(jī)的此功能，持續(xù)性地打開LED燈，隨后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行手影游戲的表演，解釋光線的傳播規(guī)律。在此實驗教學(xué)方式下，學(xué)生對于物理學(xué)習(xí)的興趣必然會被有效調(diào)動，從而提升教學(xué)效果。

（三）探究凸透鏡的成像規(guī)律

初中物理教材中“探究凸透鏡成像”的實驗教學(xué)中，教師需要使用一支蠟燭作為發(fā)光的物體。教師發(fā)現(xiàn)這種實驗操作方式往往存在很多問題，例如蠟燭容易被風(fēng)吹滅或者被風(fēng)吹得左右搖擺，對觀察的效果產(chǎn)生了直接的影響；在燃燒的過程中蠟燭往往會產(chǎn)生很重的氣味；整個實驗過程需要花費較長的時間，并且由于蠟燭在燃燒之前的高度不一致，因此教師需要對光屏以及凸透鏡的位置進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整才能夠完成實驗，并且實驗效果一般。而應(yīng)用智能手機(jī)，在手機(jī)中安裝一款叫作“Candle”的仿真蠟燭軟件就能夠代替蠟燭的效果，進(jìn)而能夠幫助教師順利地進(jìn)行整個實驗。在進(jìn)行實驗的過程中，環(huán)境因素不會對蠟燭的燃燒產(chǎn)生影響，能夠確保蠟燭保持前后一致的高度與亮度，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機(jī)實現(xiàn)屏幕成像的基本條件，因此我們可以針對這個特征開展色光混合的實踐教學(xué)。首先，教師在實驗過程中只需要打開智能手機(jī)，并且將手機(jī)的屏幕打開，將純白色的照片在手機(jī)中進(jìn)行播放，之后再將手機(jī)逐一傳遞給學(xué)生讓學(xué)生借助放大器進(jìn)行觀察，或者是在手機(jī)屏幕上滴上一個小水滴，隨后藍(lán)、綠、紅等顏色的小格子就會在手機(jī)屏幕上清晰地顯示出來，代替了傳統(tǒng)實驗過程中需要使用的凸透鏡。在實驗完成過后，教師應(yīng)當(dāng)以此為基礎(chǔ)對學(xué)生進(jìn)行知識講解，保障學(xué)生對知識的理解程度，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、利用智能手機(jī)進(jìn)行電磁學(xué)實驗

（一）研究磁場的方向

相較于傳統(tǒng)的羅盤，電子羅盤在工作原理上并沒有差異，利用磁體的南北極對地球上的磁場進(jìn)行感應(yīng)，但是智能手機(jī)采用磁阻傳感器作為電子羅盤功能的基礎(chǔ)，將用戶需要的磁場信息用數(shù)字化的方式呈現(xiàn)。因此，將智能手機(jī)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)中不僅能夠保障學(xué)生享受到電子羅盤南北指示的功能，同時還能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗中小磁針對磁場的方向進(jìn)行檢驗。

（二）演示電磁波的產(chǎn)生與傳播

在教學(xué)過程中，將收音機(jī)調(diào)至沒有電臺的接收頻率，隨后使用自帶的喇叭將音量開到最大。再使用一節(jié)電池和導(dǎo)線，先將導(dǎo)線的一端與電池的負(fù)極相連接，隨后將導(dǎo)線的另一端與正極進(jìn)行摩擦，在摩擦的過程中讓它們斷斷續(xù)續(xù)地接觸，此時就能夠產(chǎn)生迅速變化的電流，在空間中形成電磁波。最后，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從智能手機(jī)的喇叭中傾聽電磁波轉(zhuǎn)化信號造成的現(xiàn)象。此實驗中，教師也可以將多媒體教室的音響打開，隨后使用手機(jī)撥打任意號碼，這時音響的揚聲器中就會發(fā)出極其刺耳的聲音。教師應(yīng)當(dāng)充分地意識到，現(xiàn)階段的智能手機(jī)功能已經(jīng)十分完善，不僅可以利用其先進(jìn)的功能進(jìn)行物理實驗，更能夠使用手機(jī)的基礎(chǔ)功能開發(fā)各種物理實驗。教師應(yīng)當(dāng)活學(xué)活用，開拓思維，采用各種方式開展各種各樣的實驗，應(yīng)用智能手機(jī)促使學(xué)生意識到生活中存在的物理現(xiàn)象。

（三）演示電磁波可以在真空中傳播

以上文“真空不能傳聲音”的物理實驗過程為基礎(chǔ)，在真空的玻璃罩內(nèi)撥打電話，對智能手機(jī)屏幕上顯示的接通畫面進(jìn)行觀察，借此機(jī)會，教師可以對學(xué)生講解：“聲音雖然不能在真空中傳播，但是電磁波卻可以在真空中傳播。”

（四）利用智能手機(jī)輔助測量

智能手機(jī)中都帶有計時器與停表等功能，教師可以利用這些輔助工具開展物理實驗。例如，進(jìn)行“物體運動的平均速度測量”實驗過程中，教師可以充分利用停表功能對小車運動過程中需要的時間進(jìn)行測量，并且使用智能手機(jī)進(jìn)行測量十分方便，測量的精度也有充分的保障，甚至能夠達(dá)到0.01s的精確度。在進(jìn)行“水沸騰時溫度變化的特點”實驗的過程中，教師也可以充分利用計時器功能在相同的時間內(nèi)讀數(shù)。

總而言之，在開展初中物理實驗教學(xué)的過程中應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用智能手機(jī)強(qiáng)大的軟件以及硬件功能，讓初中物理電磁學(xué)、光學(xué)以及聲學(xué)的實驗教學(xué)得到更好的開展。積極利用智能手機(jī)開展物理實驗，教師與學(xué)生必然都能夠感受到更大的便利，獲取更多的素材，實現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的物理教學(xué)新課程理念。