例谈智能手机在物理教学中的应用

唐光善

现在的手机早已不是一种简单的通信工具，随着科技的发展，智能手机的普及，手机媒体功能的日益强大，手机媒体已成为物理教学中获取信息的重要手段，利用智能手机服务教学，对广大物理教师是一个不错的选择.

手机虽然能给生活带来很多的方便，但笔者赞同“禁止中小学生将手机带到学校”的做法，所以本文只从教师使用手机角度谈一谈怎样利用智能手机为物理教学服务.

1 手机录像功能的应用示例

1.1 利用手机的录像功能可以获取视频，进行精细观察或者定量研究

案例一 教学任务：探究弹性势能的表达式

实验原理：用如图1（a）所示实验装置定量探究弹性势能的表达式.弹簧下端挂上钩码，钩码下落过程重力势能转化为弹簧的弹性势能，当钩码运动到最低点时，速度为零，减小的重力势能全部转化为弹性势能.若测出钩码质量m，弹簧竖直悬挂时的原长l0，以及挂上钩码时弹簧的最大长度l，弹性势能就等于Ep=mg（l-l0）.

困难原因 由于钩码下去很快又会弹上去，无法直接读出最大长度l.

解决办法 用手机将钩码下落过程拍摄下来，再通过播放器，一桢一桢播放，因最低点时钩码速度最小，视频上最清楚的一桢即为钩码最低点，读出该位置读数.

教学片段 Ⅰ.安装好实验器材，记录下弹簧的原长l0，将手机与电脑连接，并打开手机的摄像功能；

Ⅱ.挂上钩码，用手机将钩码的下降过程拍摄下来，如图1（b）所示；

Ⅲ.在播放器上一桢一桢播放，找到最清楚的一桢，就是钩码到达最低点的位置，如图1（c）所示，在图中的刻度尺上读上弹簧的最大伸长量l；

Ⅳ.将数据记录在Excel表格中，重复实验，得到多组数据，并作出Ep-x2图像，如图1（d）所示，分析图象得到弹性势能的表达式.

1.2 手机的录像与交互式电子白板结合，实时展示课堂上学生的实验过程

案例二 教学任务：练习使用多用电表

学情分析 多用电表的使用步骤多，注意事项多，学生在实验过程中往往顾此失彼.

教学片段 Ⅰ.教师巡视学生实验过程，发现典型的错误操作，用手机拍摄小视频，图2（a）左上角的教师正在拍摄学生操作；

Ⅱ.暂停学生实验，播放录制好的视频，图2（b）为视频内容的一张截图；

Ⅲ.师生共评视频中的操作，实时纠错，如图2（c）所示.

一些不方便搬进教室的现象、实验，利用手机的录像功能获取视频，可以把这一情景带进教室，让学生有身临其境的感觉，比如介绍棉花糖的制作原理，可以用手机将棉花糖的制作过程拍摄下来在课堂上播放.

2 手机拍照功能的应用示例

2.1 利用手机的拍照功能可以随时随地获得上课的素材

手机一般都随身携带，利用它的拍照功能可以把身边有用的教学素材随时随地拍摄下来.比如为了建立“合力与分力”的概念用手机拍了图3（a）、（b）两张照片；为了落实“曲线运动的方向知识”特意拍摄了图3（c）这张照片，课堂上请同学给图中的自行车安装挡泥板；随手拍摄的图3（d）这张照片成了课堂“受力分析”的素材，请同学分析图中右脚的受力；为了建立“线速度”的概念特意拍摄了图3（e）这张照片，用小火车转弯显示速度与线速度的关系.

2.2 利用手机的拍照功能代替实物投影，随堂呈现学生表现

课堂上教师用手机将学生的课堂表现拍成照片，并用蓝牙实时传送到电脑，在大屏幕上投影出来，组织教学.（蓝牙首次使用电脑需安装驱动程序，以后使用蓝牙只要开启手机蓝牙功能，点击桌面蓝牙图标即能使用.没有集成蓝牙功能的电脑，花三、四十元买一个USB接囗的蓝牙适配器即可.）

案例三 教学任务：闭合电路欧姆定律

教学片段 为引导学生理论探究“电源的电动势与内、外电压的关系”设计了以下几个问题：若电源电动势为E，闭合电路电流为I，那么在t时间内：

（1）电源的非静电力做功多少？

（2）若外电路的电阻为R，求外电路中电流做功产生的热？

（3）若内电路的电阻为r，求内电路中电流做功产生的热？

（4）以上各功与能之间有什么关系？能否列出关系式？

Ⅰ.图4（a）是老师在课堂上巡视，了解学生答题情况并拍摄学生答题照片；

Ⅱ.老师将现场拍摄的学生答题照片，在屏幕上实时呈现；

Ⅲ.点评学生的答题情况，如图4（b）所示；

千言万语讲不清，一看照片就分明，有时一张图，胜过老师百般讲.手机的拍照功能为教师随时随地获得教学素材提供可能.

3 手机配件的应用示例

手机的电源、充电器等配件上贴有铭牌，这些铭牌中的参数很多都与高中物理知识相关，可以将手机的一些配件移植进我们的高中物理课堂，开发实时题例.

案例四 教学任务一：了解电源的参数

教学片段 课堂上展示手机的电池实物，并在屏幕上投影拍摄好的照片，如图5（a）所示，学生阅读铭牌上的数据后，设置以下几个问题，组织教学：

（1）该电池的电动势是多少？

（2）该手机待机状态下的平均工作电流是多少？

（3）每次完全放电过程中，该电池将多少其他形式的能转化为电能？

教学任务二 变压器规律的应用

教学片段 课堂上展示手机充电器实物，并在屏幕上投影拍摄好的照片，如图5（b）所示，学生观察充电头之后，要求学生估测充电头中原副线圈的匝数比.

教学任务三 了解手机触摸屏

教学片段 《电容器》的新课教学时，在课的最后阶段留一个开放性问题

【演示1】 展示手机的触摸屏，用手指可以拔动屏幕，并指出这是电容式触摸屏；

【演示2】 用塑料梳子代替手指操作，无法拔动屏幕；

【演示3】 如图5（c）所示，用勺子头代替手指操作，可以拔动屏幕；

提出问题 塑料不行，而金属勺却可以，这是为什么呢？请同学们课后查阅相关资料，了解有关手机触摸屏的信息.

传统的物理题大多是抽象化、模型化的问题，与生活实际相去甚远，这是学生对物理没有兴趣的一个重要原因.如果教师们在平时的教学中能多编制类似的问题，以真实的生产、生活情景入题，使学生感觉到原来物理就在身边，原来物理这么有用.

4 手机GPS导航功能的应用示例

手机导航软件可以记录行进路线、位移、时间，甚至是速度，利用手机导航功能分析生活中的运动，具有数据详细、操作便捷、全程体验等特点.

案例五 教学任务：探究人骑自行车的功率

学情分析 速度的测量是探究人骑自行车的功率的一大难点，中学常用纸带测量速度的方法显然不适合测量自行车的速度.如果选用摄像机记录实验过程，由于屏幕小、反光，以及实验过程的震动，会严重影响拍摄效果，而且利用拍摄的视频也难以获得准确的位移.因为采用Display recorder手机录屏软件，运动过程中的震动并不影响手机界面视频的录制，因此，本实验笔者先用手机、导航软件、Display recorder录屏软件记录、采集导航数据，再用QQ影音获取视频采集到数据，最后用Excel软件处理数据.

教学片段 Ⅰ.打开手机的Display recorder录屏软件，打开手机桌面的凯立德导航软件，现在可以带着手机研究运动了；Ⅱ.测试者带着手机在一条平直道路上骑行；

Ⅲ.利用QQ影音分析手机所录制的导航视频（用QQ影音左下角的“影音工具箱”的截图功能，每隔1s记录一次数据）；

Ⅳ.将采集到的数据输入Excel，然后利用Excel图表功能将其拟合成散点图，并显示出其线性回归方程，分析图像就得到了局部运动平均速度.

手机导航功能还可以结合百度地图或搜狗地图利用几何画板分析两地的实际距离等.这种利用手机导航功能的分析方法，可以突破课堂与课外的限制，满足教学个性化需求.

5 手机录音和放音功能的应用示例

案例六 教学任务一：演示“声音在真空中不能传播”

教学片段 【演示1】在玻璃钟罩内放一部手机（设计为连续响铃），在玻璃钟罩没有抽去空气前，用另一部手机拨里面手机号码，听铃声大小；

【演示2】用抽气机逐渐抽去玻璃钟罩内的空气，听到铃声越来越小，当抽气完成，铃声消失，证明“声音在真空中不能传播”.

教学任务二 实验证明“平抛运动的竖直分运动是自由落体运动”

学情分析 用图6所示的装置做验证“平抛运动在竖直方向是自由落体运动”实验，因为教室内视线不好，大部分学生无法直接观察到两小球同时落地，而要通过听声音判断，如果是一个声音，则说明是同时落地.为方便学生观察，增加实验的可视性，可以将实验的过程现场拍摄下来.

教学片段：Ⅰ.学生演示，老师用手机拍摄实验过程，或用手机录音功能记录落地声音；

Ⅱ.播放拍摄的视频或录下的声音，可以清晰的看到两小球同时落地，且听到同一个落地声音（慢放视频，效果更好），证明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动.

录音功能丰富了教学的观察记录方式，有助于提高教学的效果.

6 手机通话功能的应用示例

案例7 教学任务：演示“静电屏蔽”

教学片段 【演示1】准备两只手机，先用一只手机拔打另一只，会听到手机铃声，说明这是两只完好的手机，然后将其中一只手机放入茶叶罐中，盖上盖子，用另一只手机去拔打（课堂里用免提），听到的声音是“对不起，您拨的电话暂时无法接通，请稍后再拨”，说明金属罩内没有电磁信号，该手机已经被屏蔽.

【演示2】把拔号的手机放入茶叶罐中，盖上盖子，仍会听到外面被拔打的手机的铃声，说明金属罩不能屏蔽内部发出的电磁信号.

两次实验比较发现，金属罩只能单向屏蔽，屏蔽外面的信号而不能屏蔽内部的信号，这是为什么呢？接下来对静电屏蔽做进行理论分析.

手机在物理教学中还有很多用处，比如手机可以变成遥控器（只要安装一款“百变遥控”软件即可利用wifi或蓝牙实现手机遥控电脑的功能），本文只是抛砖引玉，希望广大教师可以结合实际将它的更多功能更好地应用于教学之中，精通计算机的教师可以开发一些与教学有关的应用程序，助物理教学一臂之力.·学科渗透·