例談數(shù)碼相機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

馬紅玲

摘 要 初中物理在初中階段是一門學(xué)習(xí)難度較大的學(xué)科，不僅具有較強(qiáng)的理論性，有難以理解的概念和定理等，還存在大量的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)利用多種輔助手段開展實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生積極走出課堂，到生活中去進(jìn)行初中物理實(shí)驗(yàn)，借助數(shù)碼相機(jī)等，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞 初中物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；數(shù)碼相機(jī)；微課；電子白板

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2018）07-0130-03

1 前言

在新課改初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅僅是對(duì)學(xué)生展開理論教學(xué)，更應(yīng)通過(guò)有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、觀察能力等。雖然現(xiàn)階段很多初中物理教師也經(jīng)常為學(xué)生開展一些物理實(shí)驗(yàn)，但多局限在課堂上，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，思考的空間有限，整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果并不好。

2 初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

物理是初中教學(xué)的重要學(xué)科之一，而且物理的理論性較強(qiáng)，更有很多難以理解的公式定理等，因此必須重視初中物理教學(xué)[1]。實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)的重要組成部分，以實(shí)驗(yàn)為主展開初中物理教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生復(fù)習(xí)所學(xué)習(xí)的理論，并將其有效應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程驗(yàn)證初中物理理論知識(shí)。但從初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析，整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)引導(dǎo)，初中物理實(shí)驗(yàn)課程偏少，甚至有的學(xué)校根本就沒(méi)有開展過(guò)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，造成初中物理整體教學(xué)質(zhì)量不高，學(xué)生更不懂得如何將初中物理知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中?？偟姆治觯踔形锢韺?shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，而造成這樣教學(xué)現(xiàn)狀的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）教師教學(xué)觀念較為落后，過(guò)度依靠課本而忽視初中物理實(shí)驗(yàn)部分教學(xué)，再加上一些教師認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)較為麻煩，以及初中物理實(shí)驗(yàn)教具的缺乏等，從而導(dǎo)致初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)很難順利開展。但從本質(zhì)上分析，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅局限在課堂，如果能夠真正將初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)引出課堂，在課外開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，會(huì)更容易引發(fā)學(xué)生的好奇心，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)提高初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量帶來(lái)極大幫助。

2）初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法過(guò)于陳舊?，F(xiàn)階段很多初中物理教師采用的教學(xué)方法過(guò)于陳舊，在日常教學(xué)中注重開展理論教學(xué)而忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而造成初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展難的現(xiàn)狀。

3）過(guò)度注重課堂教學(xué)。生活中處處有物理，初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)如過(guò)度注重課堂教學(xué)的話，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到限制，從而影響到初中物理教學(xué)的順利開展。在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)有效引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)在課堂以外的時(shí)間和場(chǎng)所進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)初中物理實(shí)驗(yàn)走出課堂的目的，真正讓學(xué)生的初中物理實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。

3 讓初中物理實(shí)驗(yàn)走出課堂

在高新技術(shù)時(shí)代，很多科技成果被應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)之中，如多媒體、電子白板、微課等，這就為初中物理教學(xué)注入無(wú)限的生機(jī)與活力，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的生動(dòng)形象理解，并且進(jìn)一步完善了課堂教學(xué)。數(shù)碼相機(jī)作為生活中一種常見的現(xiàn)代科技產(chǎn)品，也可以應(yīng)用到初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

數(shù)碼相機(jī)作為一種科技產(chǎn)品，在家用領(lǐng)域完全替代了傳統(tǒng)相機(jī)。由于數(shù)碼相機(jī)具有小巧方便、便于攜帶等特點(diǎn)，加之含有自動(dòng)曝光程序，因此可以在不同光照情況下拍出清晰的照片。同時(shí)，現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)還可以與計(jì)算機(jī)相連接，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，也可以刻錄保存。由于數(shù)碼相機(jī)這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多以往難以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，教師都可以借助數(shù)碼相機(jī)的功能特點(diǎn)完成，這就實(shí)現(xiàn)了讓初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)走出課堂的目的。

4 數(shù)碼相機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用方式

連拍功能的物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用 數(shù)碼相機(jī)具有連拍功能，在連拍功能模式下，可以在短時(shí)間內(nèi)以相同的時(shí)間間隔連續(xù)拍攝多張照片，同時(shí)以“幀”作為計(jì)算單位；而鏡頭中所捕捉到的幀數(shù)越多，那么連拍功能就會(huì)越快，這也是數(shù)碼相機(jī)可以連續(xù)拍攝的原理。結(jié)合現(xiàn)下的技術(shù)研究情況，多數(shù)數(shù)碼相機(jī)連拍速度為5～8幀/秒。而在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常見的計(jì)時(shí)設(shè)備，如打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，大約每秒也只能打50個(gè)點(diǎn)，無(wú)疑與數(shù)碼相機(jī)的連拍功能相差甚遠(yuǎn)。

如在進(jìn)行“平拋運(yùn)動(dòng)”方面的物理實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，此節(jié)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是通過(guò)探究平拋運(yùn)動(dòng)中水平方向與豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，從而解決平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。為此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師可以取兩個(gè)小球，放置在光滑的斜槽中，通過(guò)自動(dòng)開關(guān)設(shè)置，在一個(gè)小球離開斜槽末端的瞬間，另一個(gè)小球同時(shí)下落，兩個(gè)小球一個(gè)做平拋運(yùn)動(dòng)，一個(gè)做自由落體運(yùn)動(dòng)；然后通過(guò)數(shù)碼相機(jī)的連拍功能拍攝小球運(yùn)動(dòng)的瞬間，再運(yùn)用圖片處理軟件將小球運(yùn)動(dòng)的照片整合到一張圖片之中，最后通過(guò)圖片數(shù)據(jù)分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

微距功能的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用 微距功能同樣是數(shù)碼相機(jī)獨(dú)具的一種功能，在數(shù)碼相機(jī)處于微距模式時(shí)，可以貼近微小物體進(jìn)行對(duì)焦，從而把很多細(xì)小的事物無(wú)盡放大，將拍攝事物的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)的眼前。在技術(shù)研究不斷深入的今天，絕大多數(shù)的家用數(shù)碼相機(jī)都具有微距功能，可以看到肉眼難以觀察到的景象。

以“螺旋測(cè)微器”的教學(xué)為例，螺旋測(cè)微器本身的尺寸就比較小，而上面刻度數(shù)字就更是難以觀測(cè)，因此在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多教師在進(jìn)行這一部分教學(xué)時(shí)，往往會(huì)使用教學(xué)課件的方式進(jìn)行知識(shí)講解。但是這種教學(xué)脫離實(shí)際，得到的教學(xué)效果往往并不理想。利用數(shù)碼相機(jī)的微距功能，可以有效解決這一問(wèn)題。通過(guò)數(shù)碼相機(jī)的觀察使用，學(xué)生可以清晰地對(duì)螺旋測(cè)微器的刻度數(shù)字進(jìn)行觀察，整體細(xì)節(jié)都十分清楚。在這個(gè)過(guò)程中，教師還可以將通過(guò)微距拍攝的螺旋測(cè)微器刻度照片放置在多媒體投影儀中，從而讓學(xué)生更好地進(jìn)行觀察，這樣就有效地突破了本節(jié)課程教學(xué)的難點(diǎn)，而這無(wú)疑也是數(shù)碼相機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)。

短片拍攝功能在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用 短片拍攝功能也是數(shù)碼相機(jī)具有的一項(xiàng)功能，目前此項(xiàng)功能在家用數(shù)碼相機(jī)中幾乎已經(jīng)普及，并且整體拍攝出的視頻資料素質(zhì)十分高，通常情況下，在高清格式720p下可以達(dá)到30幀/秒，同時(shí)在視頻拍攝過(guò)程中可以進(jìn)行變焦，并且可以將聲音記錄下來(lái)。

此外，在科技迅速發(fā)展的過(guò)程中，還有一些數(shù)碼相機(jī)中增添了即時(shí)播放功能，也就是通過(guò)計(jì)算機(jī)同步展示的方式，將拍攝的視頻通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕同步顯示出來(lái)。而這一功能在初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可以更好地增強(qiáng)教學(xué)的演示性，從而起到增強(qiáng)教學(xué)效果的作用。

如在進(jìn)行“曲線運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以在桌面上平鋪一張白紙，然后在上面放置一個(gè)沾滿墨汁的陀螺，通過(guò)陀螺的旋轉(zhuǎn)，對(duì)飛出四濺的墨汁射線軌跡運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析。而在這過(guò)程中就可以使用數(shù)碼相機(jī)，借助數(shù)碼相機(jī)的短片拍攝功能，并利用計(jì)算機(jī)和投影儀播放整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的全貌，讓學(xué)生更加細(xì)致地進(jìn)行動(dòng)態(tài)化分析，進(jìn)而幫助學(xué)生更好地認(rèn)知曲線運(yùn)動(dòng)方面的知識(shí)。

5 數(shù)碼相機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用案例

通過(guò)以上分析，了解到實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中的重要性，應(yīng)重視初中物理實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)也不能過(guò)于盲目，更不能僅僅將實(shí)驗(yàn)局限在課堂中，這樣勢(shì)必會(huì)影響到初中物理實(shí)驗(yàn)效果。應(yīng)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，以及初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，積極拓展初中物理實(shí)驗(yàn)，使初中物理實(shí)驗(yàn)走出課堂，充分運(yùn)用生活中的事物來(lái)完成初中物理實(shí)驗(yàn)，以此來(lái)驗(yàn)證初中物理相關(guān)性理論知識(shí)。

以下兩個(gè)初中物理課堂以外的案例，以日常生活中常見的數(shù)碼相機(jī)為主，展開相應(yīng)的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，具體分析如下。

案例一 準(zhǔn)備一塊長(zhǎng)木板，或者就地取材一塊長(zhǎng)模板，并將木板的一端用工具墊高，使木板形成一個(gè)斜面；將傾斜的木板固定住，如可以用膠帶粘牢，避免在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中滑動(dòng)。再準(zhǔn)備一臺(tái)日常使用的數(shù)碼相機(jī)和一個(gè)小球，將小球放在木板較高的一端，并從上端滑下，觀察小球在木板上的運(yùn)動(dòng)軌跡是否是沿著木板直線滑下。如果偏離木板直線，則需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到小球能夠從木板上以直線滑下為止。

根據(jù)小球運(yùn)行方向，利用刻度尺在木板上標(biāo)出刻度。將數(shù)碼相機(jī)安裝在木板的正上方，為物理實(shí)驗(yàn)做好充足的準(zhǔn)備。這個(gè)位置要求能夠照全木板，也就是小球在木板上的整個(gè)運(yùn)行軌跡，便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。

在開展物理實(shí)驗(yàn)時(shí)打開數(shù)碼相機(jī)的開關(guān)，然后釋放小球。需要注意的是數(shù)碼相機(jī)應(yīng)打開攝像功能，并多做幾次小球走向的實(shí)驗(yàn)。關(guān)閉數(shù)碼相機(jī)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（如圖1所示）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集需要采用視頻剪輯工具來(lái)進(jìn)行。首先，對(duì)小球的走向速度進(jìn)行測(cè)量。明確所要測(cè)量的某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度并設(shè)為p時(shí)刻，利用視頻剪輯工具確定p時(shí)刻附近的兩個(gè)畫面，并分別將這兩個(gè)時(shí)刻設(shè)為p1和p2。利用物理公式可以求出其瞬時(shí)速度，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理公式的理解。

其次，對(duì)小球加速度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量p′時(shí)刻的瞬時(shí)速度值v′，可以利用公式求出小球的加速度。

案例二 準(zhǔn)備一張A4白紙，并在白紙上利用刻度尺畫上直角坐標(biāo)系；準(zhǔn)備一根長(zhǎng)木條、一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)、一個(gè)小球。將畫好直角坐標(biāo)系的白紙豎直平整地固定到墻面上，將木條同樣固定到墻面上，并保證小球在木條上滾動(dòng)后能夠水平拋出落到坐標(biāo)原點(diǎn)處；如果不準(zhǔn)確，需要適當(dāng)調(diào)整木條的位置。將數(shù)碼相機(jī)固定到白紙的正前方并打開其攝像功能。將小球彈出并沿著長(zhǎng)木條水平拋出，多進(jìn)行幾組實(shí)驗(yàn)（圖2）。

同樣利用視頻剪輯工具確定幾個(gè)實(shí)驗(yàn)所要分析的等時(shí)間間隔點(diǎn)，對(duì)照相應(yīng)的畫面，記錄畫面上物體的位置，并對(duì)其展開研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的理解，從而提高學(xué)習(xí)效率。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，要實(shí)現(xiàn)初中物理實(shí)驗(yàn)的有效性，實(shí)驗(yàn)道具是不可缺少的重要組成部分。本文以數(shù)碼相機(jī)作為主要實(shí)驗(yàn)道具，為學(xué)生演示兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解和學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，從而有效提升學(xué)習(xí)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]黃福軍.初中物理小實(shí)驗(yàn)個(gè)性化教學(xué)的實(shí)踐思考[J].中國(guó)校外教育，2016（36）：121，129.

[2]溫建峰.淺談如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].學(xué)周刊，2015（27）：191.

[3]朱愛娟.新課程理念下例談初中物理課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].生物技術(shù)世界，2015（7）：182，184.

[4]劉鑾芹.淺析初中物理實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式：以浮力教學(xué)內(nèi)容為例[J].亞太教育，2015（16）：32.