例談智能手機(jī)在物理教學(xué)中的應(yīng)用

唐光善

現(xiàn)在的手機(jī)早已不是一種簡(jiǎn)單的通信工具，隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)的普及，手機(jī)媒體功能的日益強(qiáng)大，手機(jī)媒體已成為物理教學(xué)中獲取信息的重要手段，利用智能手機(jī)服務(wù)教學(xué)，對(duì)廣大物理教師是一個(gè)不錯(cuò)的選擇.

手機(jī)雖然能給生活帶來很多的方便，但筆者贊同“禁止中小學(xué)生將手機(jī)帶到學(xué)校”的做法，所以本文只從教師使用手機(jī)角度談一談怎樣利用智能手機(jī)為物理教學(xué)服務(wù).

1 手機(jī)錄像功能的應(yīng)用示例

1.1 利用手機(jī)的錄像功能可以獲取視頻，進(jìn)行精細(xì)觀察或者定量研究

案例一 教學(xué)任務(wù)：探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式

實(shí)驗(yàn)原理：用如圖1（a）所示實(shí)驗(yàn)裝置定量探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式.彈簧下端掛上鉤碼，鉤碼下落過程重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，當(dāng)鉤碼運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，速度為零，減小的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.若測(cè)出鉤碼質(zhì)量m，彈簧豎直懸掛時(shí)的原長(zhǎng)l0，以及掛上鉤碼時(shí)彈簧的最大長(zhǎng)度l，彈性勢(shì)能就等于Ep=mg（l-l0）.

困難原因 由于鉤碼下去很快又會(huì)彈上去，無法直接讀出最大長(zhǎng)度l.

解決辦法 用手機(jī)將鉤碼下落過程拍攝下來，再通過播放器，一楨一楨播放，因最低點(diǎn)時(shí)鉤碼速度最小，視頻上最清楚的一楨即為鉤碼最低點(diǎn)，讀出該位置讀數(shù).

教學(xué)片段 Ⅰ.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，記錄下彈簧的原長(zhǎng)l0，將手機(jī)與電腦連接，并打開手機(jī)的攝像功能；

Ⅱ.掛上鉤碼，用手機(jī)將鉤碼的下降過程拍攝下來，如圖1（b）所示；

Ⅲ.在播放器上一楨一楨播放，找到最清楚的一楨，就是鉤碼到達(dá)最低點(diǎn)的位置，如圖1（c）所示，在圖中的刻度尺上讀上彈簧的最大伸長(zhǎng)量l；

Ⅳ.將數(shù)據(jù)記錄在Excel表格中，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組數(shù)據(jù)，并作出Ep-x2圖像，如圖1（d）所示，分析圖象得到彈性勢(shì)能的表達(dá)式.

1.2 手機(jī)的錄像與交互式電子白板結(jié)合，實(shí)時(shí)展示課堂上學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程

案例二 教學(xué)任務(wù)：練習(xí)使用多用電表

學(xué)情分析 多用電表的使用步驟多，注意事項(xiàng)多，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中往往顧此失彼.

教學(xué)片段 Ⅰ.教師巡視學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)典型的錯(cuò)誤操作，用手機(jī)拍攝小視頻，圖2（a）左上角的教師正在拍攝學(xué)生操作；

Ⅱ.暫停學(xué)生實(shí)驗(yàn)，播放錄制好的視頻，圖2（b）為視頻內(nèi)容的一張截圖；

Ⅲ.師生共評(píng)視頻中的操作，實(shí)時(shí)糾錯(cuò)，如圖2（c）所示.

一些不方便搬進(jìn)教室的現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)，利用手機(jī)的錄像功能獲取視頻，可以把這一情景帶進(jìn)教室，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，比如介紹棉花糖的制作原理，可以用手機(jī)將棉花糖的制作過程拍攝下來在課堂上播放.

2 手機(jī)拍照功能的應(yīng)用示例

2.1 利用手機(jī)的拍照功能可以隨時(shí)隨地獲得上課的素材

手機(jī)一般都隨身攜帶，利用它的拍照功能可以把身邊有用的教學(xué)素材隨時(shí)隨地拍攝下來.比如為了建立“合力與分力”的概念用手機(jī)拍了圖3（a）、（b）兩張照片；為了落實(shí)“曲線運(yùn)動(dòng)的方向知識(shí)”特意拍攝了圖3（c）這張照片，課堂上請(qǐng)同學(xué)給圖中的自行車安裝擋泥板；隨手拍攝的圖3（d）這張照片成了課堂“受力分析”的素材，請(qǐng)同學(xué)分析圖中右腳的受力；為了建立“線速度”的概念特意拍攝了圖3（e）這張照片，用小火車轉(zhuǎn)彎顯示速度與線速度的關(guān)系.

2.2 利用手機(jī)的拍照功能代替實(shí)物投影，隨堂呈現(xiàn)學(xué)生表現(xiàn)

課堂上教師用手機(jī)將學(xué)生的課堂表現(xiàn)拍成照片，并用藍(lán)牙實(shí)時(shí)傳送到電腦，在大屏幕上投影出來，組織教學(xué).（藍(lán)牙首次使用電腦需安裝驅(qū)動(dòng)程序，以后使用藍(lán)牙只要開啟手機(jī)藍(lán)牙功能，點(diǎn)擊桌面藍(lán)牙圖標(biāo)即能使用.沒有集成藍(lán)牙功能的電腦，花三、四十元買一個(gè)USB接囗的藍(lán)牙適配器即可.）

案例三 教學(xué)任務(wù)：閉合電路歐姆定律

教學(xué)片段 為引導(dǎo)學(xué)生理論探究“電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電壓的關(guān)系”設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)問題：若電源電動(dòng)勢(shì)為E，閉合電路電流為I，那么在t時(shí)間內(nèi)：

（1）電源的非靜電力做功多少？

（2）若外電路的電阻為R，求外電路中電流做功產(chǎn)生的熱？

（3）若內(nèi)電路的電阻為r，求內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的熱？

（4）以上各功與能之間有什么關(guān)系？能否列出關(guān)系式？

Ⅰ.圖4（a）是老師在課堂上巡視，了解學(xué)生答題情況并拍攝學(xué)生答題照片；

Ⅱ.老師將現(xiàn)場(chǎng)拍攝的學(xué)生答題照片，在屏幕上實(shí)時(shí)呈現(xiàn)；

Ⅲ.點(diǎn)評(píng)學(xué)生的答題情況，如圖4（b）所示；

千言萬語講不清，一看照片就分明，有時(shí)一張圖，勝過老師百般講.手機(jī)的拍照功能為教師隨時(shí)隨地獲得教學(xué)素材提供可能.

3 手機(jī)配件的應(yīng)用示例

手機(jī)的電源、充電器等配件上貼有銘牌，這些銘牌中的參數(shù)很多都與高中物理知識(shí)相關(guān)，可以將手機(jī)的一些配件移植進(jìn)我們的高中物理課堂，開發(fā)實(shí)時(shí)題例.

案例四 教學(xué)任務(wù)一：了解電源的參數(shù)

教學(xué)片段 課堂上展示手機(jī)的電池實(shí)物，并在屏幕上投影拍攝好的照片，如圖5（a）所示，學(xué)生閱讀銘牌上的數(shù)據(jù)后，設(shè)置以下幾個(gè)問題，組織教學(xué)：

（1）該電池的電動(dòng)勢(shì)是多少？

（2）該手機(jī)待機(jī)狀態(tài)下的平均工作電流是多少？

（3）每次完全放電過程中，該電池將多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能？

教學(xué)任務(wù)二 變壓器規(guī)律的應(yīng)用

教學(xué)片段 課堂上展示手機(jī)充電器實(shí)物，并在屏幕上投影拍攝好的照片，如圖5（b）所示，學(xué)生觀察充電頭之后，要求學(xué)生估測(cè)充電頭中原副線圈的匝數(shù)比.

教學(xué)任務(wù)三 了解手機(jī)觸摸屏

教學(xué)片段 《電容器》的新課教學(xué)時(shí)，在課的最后階段留一個(gè)開放性問題

【演示1】 展示手機(jī)的觸摸屏，用手指可以拔動(dòng)屏幕，并指出這是電容式觸摸屏；

【演示2】 用塑料梳子代替手指操作，無法拔動(dòng)屏幕；

【演示3】 如圖5（c）所示，用勺子頭代替手指操作，可以拔動(dòng)屏幕；

提出問題 塑料不行，而金屬勺卻可以，這是為什么呢？請(qǐng)同學(xué)們課后查閱相關(guān)資料，了解有關(guān)手機(jī)觸摸屏的信息.

傳統(tǒng)的物理題大多是抽象化、模型化的問題，與生活實(shí)際相去甚遠(yuǎn)，這是學(xué)生對(duì)物理沒有興趣的一個(gè)重要原因.如果教師們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)中能多編制類似的問題，以真實(shí)的生產(chǎn)、生活情景入題，使學(xué)生感覺到原來物理就在身邊，原來物理這么有用.

4 手機(jī)GPS導(dǎo)航功能的應(yīng)用示例

手機(jī)導(dǎo)航軟件可以記錄行進(jìn)路線、位移、時(shí)間，甚至是速度，利用手機(jī)導(dǎo)航功能分析生活中的運(yùn)動(dòng)，具有數(shù)據(jù)詳細(xì)、操作便捷、全程體驗(yàn)等特點(diǎn).

案例五 教學(xué)任務(wù)：探究人騎自行車的功率

學(xué)情分析 速度的測(cè)量是探究人騎自行車的功率的一大難點(diǎn)，中學(xué)常用紙帶測(cè)量速度的方法顯然不適合測(cè)量自行車的速度.如果選用攝像機(jī)記錄實(shí)驗(yàn)過程，由于屏幕小、反光，以及實(shí)驗(yàn)過程的震動(dòng)，會(huì)嚴(yán)重影響拍攝效果，而且利用拍攝的視頻也難以獲得準(zhǔn)確的位移.因?yàn)椴捎肈isplay recorder手機(jī)錄屏軟件，運(yùn)動(dòng)過程中的震動(dòng)并不影響手機(jī)界面視頻的錄制，因此，本實(shí)驗(yàn)筆者先用手機(jī)、導(dǎo)航軟件、Display recorder錄屏軟件記錄、采集導(dǎo)航數(shù)據(jù)，再用QQ影音獲取視頻采集到數(shù)據(jù)，最后用Excel軟件處理數(shù)據(jù).

教學(xué)片段 Ⅰ.打開手機(jī)的Display recorder錄屏軟件，打開手機(jī)桌面的凱立德導(dǎo)航軟件，現(xiàn)在可以帶著手機(jī)研究運(yùn)動(dòng)了；Ⅱ.測(cè)試者帶著手機(jī)在一條平直道路上騎行；

Ⅲ.利用QQ影音分析手機(jī)所錄制的導(dǎo)航視頻（用QQ影音左下角的“影音工具箱”的截圖功能，每隔1s記錄一次數(shù)據(jù)）；

Ⅳ.將采集到的數(shù)據(jù)輸入Excel，然后利用Excel圖表功能將其擬合成散點(diǎn)圖，并顯示出其線性回歸方程，分析圖像就得到了局部運(yùn)動(dòng)平均速度.

手機(jī)導(dǎo)航功能還可以結(jié)合百度地圖或搜狗地圖利用幾何畫板分析兩地的實(shí)際距離等.這種利用手機(jī)導(dǎo)航功能的分析方法，可以突破課堂與課外的限制，滿足教學(xué)個(gè)性化需求.

5 手機(jī)錄音和放音功能的應(yīng)用示例

案例六 教學(xué)任務(wù)一：演示“聲音在真空中不能傳播”

教學(xué)片段 【演示1】在玻璃鐘罩內(nèi)放一部手機(jī)（設(shè)計(jì)為連續(xù)響鈴），在玻璃鐘罩沒有抽去空氣前，用另一部手機(jī)撥里面手機(jī)號(hào)碼，聽鈴聲大?。?/p>

【演示2】用抽氣機(jī)逐漸抽去玻璃鐘罩內(nèi)的空氣，聽到鈴聲越來越小，當(dāng)抽氣完成，鈴聲消失，證明“聲音在真空中不能傳播”.

教學(xué)任務(wù)二 實(shí)驗(yàn)證明“平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)”

學(xué)情分析 用圖6所示的裝置做驗(yàn)證“平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)，因?yàn)榻淌覂?nèi)視線不好，大部分學(xué)生無法直接觀察到兩小球同時(shí)落地，而要通過聽聲音判斷，如果是一個(gè)聲音，則說明是同時(shí)落地.為方便學(xué)生觀察，增加實(shí)驗(yàn)的可視性，可以將實(shí)驗(yàn)的過程現(xiàn)場(chǎng)拍攝下來.

教學(xué)片段：Ⅰ.學(xué)生演示，老師用手機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)過程，或用手機(jī)錄音功能記錄落地聲音；

Ⅱ.播放拍攝的視頻或錄下的聲音，可以清晰的看到兩小球同時(shí)落地，且聽到同一個(gè)落地聲音（慢放視頻，效果更好），證明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng).

錄音功能豐富了教學(xué)的觀察記錄方式，有助于提高教學(xué)的效果.

6 手機(jī)通話功能的應(yīng)用示例

案例7 教學(xué)任務(wù)：演示“靜電屏蔽”

教學(xué)片段 【演示1】準(zhǔn)備兩只手機(jī)，先用一只手機(jī)拔打另一只，會(huì)聽到手機(jī)鈴聲，說明這是兩只完好的手機(jī)，然后將其中一只手機(jī)放入茶葉罐中，蓋上蓋子，用另一只手機(jī)去拔打（課堂里用免提），聽到的聲音是“對(duì)不起，您撥的電話暫時(shí)無法接通，請(qǐng)稍后再撥”，說明金屬罩內(nèi)沒有電磁信號(hào)，該手機(jī)已經(jīng)被屏蔽.

【演示2】把拔號(hào)的手機(jī)放入茶葉罐中，蓋上蓋子，仍會(huì)聽到外面被拔打的手機(jī)的鈴聲，說明金屬罩不能屏蔽內(nèi)部發(fā)出的電磁信號(hào).

兩次實(shí)驗(yàn)比較發(fā)現(xiàn)，金屬罩只能單向屏蔽，屏蔽外面的信號(hào)而不能屏蔽內(nèi)部的信號(hào)，這是為什么呢？接下來對(duì)靜電屏蔽做進(jìn)行理論分析.

手機(jī)在物理教學(xué)中還有很多用處，比如手機(jī)可以變成遙控器（只要安裝一款“百變遙控”軟件即可利用wifi或藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)手機(jī)遙控電腦的功能），本文只是拋磚引玉，希望廣大教師可以結(jié)合實(shí)際將它的更多功能更好地應(yīng)用于教學(xué)之中，精通計(jì)算機(jī)的教師可以開發(fā)一些與教學(xué)有關(guān)的應(yīng)用程序，助物理教學(xué)一臂之力.·學(xué)科滲透·