王燕濤

摘要：介紹了將手機(jī)作為測量工具，利用其附屬功能和傳感器應(yīng)用到物理實驗測量中，為物理實驗教學(xué)服務(wù)，提高學(xué)生實驗測量的學(xué)習(xí)興趣和效率。

關(guān)鍵詞：智能手機(jī)物理實驗測量工具APP

隨著智能手機(jī)的普及，大學(xué)生基本上都有了智能手機(jī)，智能手機(jī)不但可以上網(wǎng)瀏覽新聞、發(fā)微信、聊QQ、看視頻、做虛擬實驗等，還可以作為簡單的測量工具。將智能手機(jī)用于物理實驗測量中得到越來越多教師的青睞，然而做普通物理實驗的大多為非物理專業(yè)的工科學(xué)生，一方面他們還沒有接觸到軟件開發(fā)，要熟悉用手機(jī)來測量物理量的整個實驗項目，需花費大量時間。另一方面很多測量用軟件和APP都具有商業(yè)目的，學(xué)生很少接觸到。所以對于文獻(xiàn)中開發(fā)的測量項目只適用于專業(yè)測試或?qū)嶒炑菔荆贿m合剛接觸到物理實驗的大一或大二學(xué)生，不易于推廣。所以要想讓學(xué)生感覺到使用手機(jī)做物理實驗的便利，更加愿意進(jìn)行科學(xué)研究，享受到利用手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察和測量的樂趣。只需了解手機(jī)簡單的功能，就可以為物理實驗服務(wù)。

本文利用智能手機(jī)具備的基本功能和安裝免費簡單的APP，實現(xiàn)實驗儀器調(diào)整和基本物理參數(shù)的測量。

1智能手機(jī)必備功能的應(yīng)用

1.1智能手機(jī)——攝像功能

從以前到照相館拍照到現(xiàn)在人人都可以拍照、錄視頻發(fā)微博和微信，可以說手機(jī)的攝像功能人人都會。而在物理實驗的楊氏彈性模量測量、分光儀的使用、等厚干涉、旋光儀、阿貝折射儀等數(shù)據(jù)測量中，測量者需要單眼貼到望遠(yuǎn)鏡目鏡或顯微目鏡上長時間進(jìn)行測量讀數(shù)，特別是近視的同學(xué)，要觀察到理想的圖像或數(shù)據(jù)，都需要費盡九牛二虎之力方能準(zhǔn)確測量。如果在望遠(yuǎn)鏡或顯徽鏡的目鏡前置手機(jī)支架，利用手機(jī)攝像功能，攝像頭對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡目鏡，利用手機(jī)屏幕直接觀察圖像或數(shù)據(jù)，這樣不僅可以不用單目觀測，還可以在任意角度進(jìn)行讀數(shù)測量，還可以緩解視覺疲勞。其次，手機(jī)照相的連拍功能還可以實現(xiàn)速度、加速度、位移等測量，另外實驗中發(fā)現(xiàn)，有患有紅綠色盲疾病的學(xué)生對實驗儀器的數(shù)字顯示（紅色數(shù)字）看不清楚，因此可以利用攝像頭的灰度圖像功能將圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖像，便于觀察和記數(shù)。

1.2手機(jī)輔助功能

手電筒

在很多光學(xué)實驗中，如邁克爾遜和分光儀實驗，整個數(shù)據(jù)測量過程，要求在暗環(huán)境下觀察測量，光線比較暗，而讀數(shù)時，儀器的精度非常小，很難分辨，這就需要有光照讀數(shù)，學(xué)生利用自己的智能手機(jī)作為光照光源，一方面測量讀數(shù)時更加清晰，另一方面，也不會影響別的同學(xué)進(jìn)行觀察測量。

1.5智能手機(jī)必備功能——科學(xué)計算器

大多數(shù)物理實驗測量完物理量需要進(jìn)行計算，利用手機(jī)計算器的功能更方便，學(xué)生不用單獨去買科學(xué)計算器就可以直接計算，如果計算結(jié)果與理論值相差很大，那么就可以在課堂上迅速找出測量錯誤或誤差過大的原因，重新測量，達(dá)到物理實驗發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的目的，既方便又節(jié)省時間，何樂而不為。

1.4手機(jī)——計時器

自從手機(jī)一出世，就具備了時間顯示和秒表計時功能，物理實驗中需要計時的實驗如：熱電偶測量錫的熔點，通過手機(jī)便可觀測儀器預(yù)熱時間、加熱時間、冷卻時間等。

1.5智能手機(jī) office手機(jī)軟件，結(jié)合現(xiàn)在的手機(jī)都可以有Excel處理表格軟件，對于繁雜計算的數(shù)據(jù)可以很快的計算出來，比如測量雙臂電橋的實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生利用手機(jī)，將數(shù)據(jù)直接輸入到電子表格中，平均誤差和相對誤差很快就計算出來，寫出數(shù)據(jù)處理，并計算出誤差大小。對于需要在坐標(biāo)紙上作圖的實驗，利用Excel散點圖便可畫出一次擬合直線圖、曲線圖和折線圖等，然后打印出來，相比于坐標(biāo)紙上作圖，更加準(zhǔn)確、美觀。

2智能手機(jī)傳感器的使用

其實，智能手機(jī)內(nèi)置有許多傳感器，磁傳感器、光線傳感器、距離傳感器、GPS、加速度傳感器、陀螺儀、電子羅盤、麥克風(fēng)等，利用這些傳感器，下載安裝免費的APP，可以方便學(xué)生使用額外功能和記錄很多環(huán)境參數(shù)，如：溫度、濕度、水平儀、光強(qiáng)計、頻率計、分貝儀等。

2.1溫度計App

物理實驗中個別實驗需要記錄環(huán)境實時溫度，一般情況下實驗室里僅配備一個水銀溫度計，學(xué)生人數(shù)較多的班級對環(huán)境溫度的影響較大，再有都要圍觀勢必會影響溫度測量，更別說有的同學(xué)拿起溫度計就看，根本不注意水銀泡不能接觸，導(dǎo)致溫度計迅速升溫，測出該學(xué)生的體溫，鬧出笑話，結(jié)果差的更離譜，如果觀察手機(jī)溫度計的話，不同位置溫度不同，也很快讀出溫度值，不影響其他同學(xué)的實驗測量結(jié)果。

2.2水平儀App

物理實驗中，很多物理實驗儀器在使用前需要調(diào)節(jié)儀器水平，如：邁克爾遜干涉儀、楊氏彈性模量實驗架、可調(diào)節(jié)實驗臺等，而這些設(shè)備上都沒有安裝水平系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水平只能根據(jù)主觀感覺，而調(diào)節(jié)儀器水平一般要借助水平儀，但是每個實驗項目都在不同的教室里，勢必就需要每臺儀器配備一把水平尺，雖然價錢不貴，但是沒有必要，有了智能手機(jī)水平儀APP，問題就迎刃而解。

2.3頻率計App

頻率計FreqCounter，作為一款專業(yè)強(qiáng)大且又簡單易用的音頻分析工具?？梢杂脕韺崟r顯示聲音的波形，分析輸入音頻信號的頻率構(gòu)成及強(qiáng)度。強(qiáng)大的手勢操作可以分級放大或縮小波形，觀察聲波的細(xì)節(jié)。內(nèi)置強(qiáng)大的FFT頻譜分析功能可以將您所關(guān)心頻段內(nèi)最強(qiáng)的5個頻率標(biāo)示出來。它是一個非常棒的噪音檢測器，可以方便地找到讓您不安的聲音來源。它也是一個很好的聲學(xué)教學(xué)演示程序。

2.4光強(qiáng)計App

光強(qiáng)計（Light Meter）v1.6可以把手機(jī)變成一個專業(yè)的光強(qiáng)計，測量以lux為單位的照明強(qiáng)度。

2.5分貝計APP

分貝計是一個能測量聲音分貝指數(shù)的app，分貝計的實用也是很簡單，主要是使用手機(jī)的麥克風(fēng)進(jìn)行噪音的檢測，不僅可以幫你測量身邊的噪音指數(shù)，還適用于專門技術(shù)人員對于聲音的測量。

3結(jié)束語

隨著技術(shù)的進(jìn)步，手機(jī)功能越來越多，但是當(dāng)代大學(xué)生怎樣才能利用好手機(jī)，作為實踐性更強(qiáng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)更應(yīng)該順應(yīng)時代發(fā)展，合理引導(dǎo)學(xué)生使用手機(jī)資源為教學(xué)服務(wù)，創(chuàng)新實驗測量方式和方法，提高學(xué)生實驗興趣和實驗效率，從而引領(lǐng)時代潮流。

參考文獻(xiàn)

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