物理实验测量中智能手机的使用

王燕涛

摘要：介绍了将手机作为测量工具，利用其附属功能和传感器应用到物理实验测量中，为物理实验教学服务，提高学生实验测量的学习兴趣和效率。

关键词：智能手机物理实验测量工具APP

随着智能手机的普及，大学生基本上都有了智能手机，智能手机不但可以上网浏览新闻、发微信、聊QQ、看视频、做虚拟实验等，还可以作为简单的测量工具。将智能手机用于物理实验测量中得到越来越多教师的青睐，然而做普通物理实验的大多为非物理专业的工科学生，一方面他们还没有接触到软件开发，要熟悉用手机来测量物理量的整个实验项目，需花费大量时间。另一方面很多测量用软件和APP都具有商业目的，学生很少接触到。所以对于文献中开发的测量项目只适用于专业测试或实验演示，不适合刚接触到物理实验的大一或大二学生，不易于推广。所以要想让学生感觉到使用手机做物理实验的便利，更加愿意进行科学研究，享受到利用手机进行数据观察和测量的乐趣。只需了解手机简单的功能，就可以为物理实验服务。

本文利用智能手机具备的基本功能和安装免费简单的APP，实现实验仪器调整和基本物理参数的测量。

1智能手机必备功能的应用

1.1智能手机——摄像功能

从以前到照相馆拍照到现在人人都可以拍照、录视频发微博和微信，可以说手机的摄像功能人人都会。而在物理实验的杨氏弹性模量测量、分光仪的使用、等厚干涉、旋光仪、阿贝折射仪等数据测量中，测量者需要单眼贴到望远镜目镜或显微目镜上长时间进行测量读数，特别是近视的同学，要观察到理想的图像或数据，都需要费尽九牛二虎之力方能准确测量。如果在望远镜或显徽镜的目镜前置手机支架，利用手机摄像功能，摄像头对准望远镜目镜，利用手机屏幕直接观察图像或数据，这样不仅可以不用单目观测，还可以在任意角度进行读数测量，还可以缓解视觉疲劳。其次，手机照相的连拍功能还可以实现速度、加速度、位移等测量，另外实验中发现，有患有红绿色盲疾病的学生对实验仪器的数字显示（红色数字）看不清楚，因此可以利用摄像头的灰度图像功能将图像转化成灰度图像，便于观察和记数。

1.2手机辅助功能

手电筒

在很多光学实验中，如迈克尔逊和分光仪实验，整个数据测量过程，要求在暗环境下观察测量，光线比较暗，而读数时，仪器的精度非常小，很难分辨，这就需要有光照读数，学生利用自己的智能手机作为光照光源，一方面测量读数时更加清晰，另一方面，也不会影响别的同学进行观察测量。

1.5智能手机必备功能——科学计算器

大多数物理实验测量完物理量需要进行计算，利用手机计算器的功能更方便，学生不用单独去买科学计算器就可以直接计算，如果计算结果与理论值相差很大，那么就可以在课堂上迅速找出测量错误或误差过大的原因，重新测量，达到物理实验发现问题、分析问题、解决问题的目的，既方便又节省时间，何乐而不为。

1.4手机——计时器

自从手机一出世，就具备了时间显示和秒表计时功能，物理实验中需要计时的实验如：热电偶测量锡的熔点，通过手機便可观测仪器预热时间、加热时间、冷却时间等。

1.5智能手机 office手机软件，结合现在的手机都可以有Excel处理表格软件，对于繁杂计算的数据可以很快的计算出来，比如测量双臂电桥的实验数据，学生利用手机，将数据直接输入到电子表格中，平均误差和相对误差很快就计算出来，写出数据处理，并计算出误差大小。对于需要在坐标纸上作图的实验，利用Excel散点图便可画出一次拟合直线图、曲线图和折线图等，然后打印出来，相比于坐标纸上作图，更加准确、美观。

2智能手机传感器的使用

其实，智能手机内置有许多传感器，磁传感器、光线传感器、距离传感器、GPS、加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘、麦克风等，利用这些传感器，下载安装免费的APP，可以方便学生使用额外功能和记录很多环境参数，如：温度、湿度、水平仪、光强计、频率计、分贝仪等。

2.1温度计App

物理实验中个别实验需要记录环境实时温度，一般情况下实验室里仅配备一个水银温度计，学生人数较多的班级对环境温度的影响较大，再有都要围观势必会影响温度测量，更别说有的同学拿起温度计就看，根本不注意水银泡不能接触，导致温度计迅速升温，测出该学生的体温，闹出笑话，结果差的更离谱，如果观察手机温度计的话，不同位置温度不同，也很快读出温度值，不影响其他同学的实验测量结果。

2.2水平仪App

物理实验中，很多物理实验仪器在使用前需要调节仪器水平，如：迈克尔逊干涉仪、杨氏弹性模量实验架、可调节实验台等，而这些设备上都没有安装水平系统，调节水平只能根据主观感觉，而调节仪器水平一般要借助水平仪，但是每个实验项目都在不同的教室里，势必就需要每台仪器配备一把水平尺，虽然价钱不贵，但是没有必要，有了智能手机水平仪APP，问题就迎刃而解。

2.3频率计App

频率计FreqCounter，作为一款专业强大且又简单易用的音频分析工具。可以用来实时显示声音的波形，分析输入音频信号的频率构成及强度。强大的手势操作可以分级放大或缩小波形，观察声波的细节。内置强大的FFT频谱分析功能可以将您所关心频段内最强的5个频率标示出来。它是一个非常棒的噪音检测器，可以方便地找到让您不安的声音来源。它也是一个很好的声学教学演示程序。

2.4光强计App

光强计（Light Meter）v1.6可以把手机变成一个专业的光强计，测量以lux为单位的照明强度。

2.5分贝计APP

分贝计是一个能测量声音分贝指数的app，分贝计的实用也是很简单，主要是使用手机的麦克风进行噪音的检测，不仅可以帮你测量身边的噪音指数，还适用于专门技术人员对于声音的测量。

3结束语

随着技术的进步，手机功能越来越多，但是当代大学生怎样才能利用好手机，作为实践性更强的大学物理实验教学更应该顺应时代发展，合理引导学生使用手机资源为教学服务，创新实验测量方式和方法，提高学生实验兴趣和实验效率，从而引领时代潮流。

参考文献

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[3]胡琦珩，丁益民.利用智能手机测定重力加速度[J]，物理实验，2017，37（08）：l4 -16.