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摘要：隨著智能手機(jī)的普及，智能手機(jī)傳感器在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。文章用智能手機(jī)加速度傳感器測(cè)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度。傳統(tǒng)頻閃照片實(shí)驗(yàn)在高中實(shí)際教學(xué)過程中可操作性不強(qiáng)，學(xué)生參與度低。而手機(jī)加速度傳感器可以小組合作實(shí)驗(yàn)的形式讓學(xué)生初步了解手機(jī)傳感器的功能，并在實(shí)驗(yàn)過程中感受自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，操作強(qiáng)，更直觀，體現(xiàn)了核心素養(yǎng)對(duì)高中物理教學(xué)的基本要求。

關(guān)鍵詞：智能手機(jī)；加速度傳感器；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1引言

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)探究是高中物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，高中物理中很多概念的建立、規(guī)律的探索與應(yīng)用都與實(shí)驗(yàn)探究密不可分[1]。隨著智能手機(jī)和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的快速發(fā)展，手機(jī)傳感器、手機(jī)APP作為新興技術(shù)，開拓了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新思路。一些難以測(cè)量、不便觀察、效果不明顯的難題得到了很好的解決，同時(shí)提升了課堂教學(xué)中學(xué)生的體驗(yàn)感和創(chuàng)新意識(shí)[2]。《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》增加了“用手機(jī)傳感器測(cè)自由落體加速度”的活動(dòng)。目的是讓學(xué)生從手機(jī)加速度傳感器測(cè)出的曲線直觀地認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力和學(xué)生的團(tuán)隊(duì)活動(dòng)精神。本文重點(diǎn)介紹手機(jī)加速度傳感器的使用方法和小組實(shí)驗(yàn)探究過程，為教師的實(shí)際教學(xué)過程提供參考。

2智能手機(jī)傳感器

智能手機(jī)有多種傳感器，可以檢測(cè)加速度、光、聲、磁場(chǎng)、力等各類非電信號(hào)，對(duì)周圍環(huán)境的力、熱、聲、電、磁等物理量進(jìn)行從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的測(cè)量，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，供實(shí)驗(yàn)者分析[3]。實(shí)驗(yàn)借助加速度傳感器軟件（Accelerometer），它可以探測(cè)三個(gè)方向（x，y，z）的加速度隨時(shí)間的變化關(guān)系，軟件工作界面如圖1所示，實(shí)驗(yàn)設(shè)置f=10Hz，本實(shí)驗(yàn)加速度的方向沿z方向。

3利用手機(jī)加速度傳感器開展實(shí)驗(yàn)探究

通過演示輕重不同的物體下落快慢一致，得出自由落體運(yùn)動(dòng)的基本概念，當(dāng)排除空氣阻力的影響時(shí)，物體的自由落體運(yùn)動(dòng)與質(zhì)量無關(guān)。提出問題：自由落體運(yùn)動(dòng)具有怎樣的規(guī)律？學(xué)生猜想：自由落體運(yùn)動(dòng)可能是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。為了防止手機(jī)不慎落地而被摔壞，可以在手機(jī)正下方放置海綿。點(diǎn)擊Startmeasuring，觀察手機(jī)屏幕上加速度傳感器的圖像。從圖3（a）可以看出，0.25s~0.28s之間，加速度a保持不變，說明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度基本接近于1g。0.28s以后的圖像說明手機(jī)和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將手機(jī)沿圖2中的y軸釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過程，得到的圖像如圖3（b）所示。從圖3（b）可以看出，0.46s~0.48s之間，加速度a保持不變，說明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度基本接近于1g。0.48s以后的圖像說明手機(jī)和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將手機(jī)沿圖2中的x軸釋放，重復(fù)上述過程得到的圖像如圖3（c）所示。從圖3（c）可以看出，0.40s~0.43s之間，加速度a保持不變，說明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度基本接近于1g。0.43s以后的圖像說明手機(jī)和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來，如表1所示。通過表1可以看出，沿不同方向測(cè)出的加速度值都接近9.8m/s2。

4結(jié)束語(yǔ)

用手機(jī)傳感器測(cè)加速度的實(shí)驗(yàn)，沿不同方向做實(shí)驗(yàn)，得出的加速度更具有說服力。得到的圖像清晰，數(shù)據(jù)的采集與處理過程鍛煉了學(xué)生分析問題、提取數(shù)據(jù)的能力。除了智能手機(jī)傳感器，還有很多應(yīng)用APP，如根據(jù)拍攝物體運(yùn)動(dòng)視頻，分析物體位置、速度、加速度的軟件VideoPhysics，智能手機(jī)物理虛擬實(shí)驗(yàn)室，手機(jī)制作微課的APP“微課寶”、Coursemaker等。隨著5G技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，智能手機(jī)在教學(xué)中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端將會(huì)引領(lǐng)教育教學(xué)的發(fā)展潮流。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁彥龍,馬廣平,付靜,曹怡.基于手機(jī)加速度傳感器的高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].中學(xué)物理,2019，37(9):30-32.

[2]劉玲.如何使用DIS數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和APP開發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué),2018，40(9):29-30.

[3]江敏麗,吳先球.用智能手機(jī)探究電梯中的超重與失重現(xiàn)象[J].物理通報(bào),2016(12):108-110.

作者:付靜 丁彥龍 袁世明 曹怡 姜俊江 單位:成都市鹽道街中學(xué)