徐言先智能手机与物理实验的教学

2014年安徽省基础教育教育教学论文7/7智能手机与物理实验教学徐言先（铜陵市第一中学，电子邮箱）智能手机经过短短几年的发展，现在的手机功能非常全面，尤其照相、摄影功能，在摄像头像素不断升级的基础上，完全已经能有数码相机相媲美。另外各种手机应用APP已非常普遍,涵盖各个方面，除了具有通讯、娱乐等作用外,例如PPT，FLASH，GIF图像制作，快速连拍FastBurstCamera,天天P图等各种照片处理软件，在物理实验教学中也有着广泛的作用,可给实验教师带来便利。笔者利用这些软件通过手机获得实验过程中的照片或者视频，再利用计算机中的Photoshop、会声会影软件来处理照片和视频，能得到一些意想不到的效果，能很好的帮助物理实验教学。下面列举几例,仅起抛砖引玉的作用。一、传统“频闪摄影”的弊端“频闪摄影”是研究物体运动时常用的一种实验方法。摄影在暗室中进行，快门是常开的，但是由于没有光照亮物体，底片并不感光。光源是一只闪光灯，它每隔一定时间闪亮一次，物体就被照亮，底片就记录下这时物体的位置。光源不断闪亮，底片就记录下物体每相隔同样时间的不同位置。高中物理课程中有很多运动种类，如自由落体、平抛运动，匀加速直线运动等，都可以通过“频闪摄影”的方法来研究。但往往只出现在一些题目，或者阅读材料里面，学生从来没有真正利用“频闪摄影”的方法来研究问题。这是因为“频闪摄影”的设备非常复杂，对环境要求非常之高，就算是各个省示范高中也都没有这样的设备，传统“频闪摄影”的弊端所在之处可见一般。二、智能手机中的轨迹拍照的介绍现在绝大多数智能手机的拍照功能都非常多，效果也都很好。我使用的是三星GALAXY

NOTE3，有一种拍照模式叫“轨迹拍照”，拍照时会将一运动的物体的运动过程的几张图片组合成一张图片，从而演示该物体的运动过程。因此拍摄的时候要放稳镜头，这样拍出的样张更具效果性。这是网络上下载的几张运用轨迹拍照模式，拍下的效果照片。

这是笔者利用三星GALAXY

NOTE3的轨迹拍照，拍摄的一些照片。同学在匀速的跑动，根据此图像我们可以来研究匀速直线运动。学生在做匀变速直线运动的实验，实验过程中，我用轨迹拍照模式拍下的图片，可以很清楚看出小车的间距在逐渐变大。具体操作步骤如下：1.在待机模式下，点击【应用程序】2.滑动屏幕点击【照相机】3.在横屏取景状态下，点击屏幕右下角的【模式】。4.用手指上下滑动，点击【轨迹拍照】。5.如您是第一次使用，屏幕上会出现“轨迹拍照的使用说明”(如下次不需要显示，请将【不要再显示】勾选)，点击【确定】即可。6.手机对准移动拍摄对象，按下【拍照键】。7.屏幕上会显示进度条，当进度条读完后手机将自动保存照片。（如不需要等进度条读完，可点击屏幕右侧的【停止键】。8.此时，屏幕中间显示原始照片，下方显示被拍摄物运动轨迹的照片。9.将需要显示被拍摄物运动轨迹的照片进行勾选，点击屏幕右上角的【保存图标】即可。10.点击屏幕左下角的【查看图标】可查看带有运动轨迹效果的照片。轨迹拍照也有不足之处，该模式只能识别较大，运动速度不快的物体，对于自由落体，平抛运动的小球无法拍摄。另外，在拍摄完成选取照片进行合成时，照片拍摄间隔时间无法确定，从而无法通过计算来处理，所以只能研究匀速直线运动之类较简单的运动，或者对于匀变速直线运动做定性的判断。三、运用快速拍照和Photoshop软件研究快速运动物体快速连拍FastBurstCamera是一款能自动连续拍摄照片，且拍照间隔时间可以设定的快拍手机软件

，且可以把图片合成制作为GIF动态图片，也可把多张照片合并为一张。例1：平抛运动的研究右图为利用FastBurstCamera拍小球做平抛运动的到的6副照片，拍照时间间隔设置为1/15s，即每隔1/15s拍一张照片，并已经利用拼图功能合成为一张图片。再利用Photoshop把前4副图片合成为一张图片，后2张图片是小球落到凹槽后反弹的图片，故要忽略。从图中可以较明显看出小球的运动轨迹是一条曲线，根据图片得出各个位置的小球坐标。中间三个位置坐标分别是（5.5cm，2.2cm）（12.8cm，8.8cm）（20.0cm，19.9cm）相等时间内竖直间距分别是：h12=y2-y1=2.2cm；h23=y3-y2=6.6cm；h34=y4-y3=11.1cm，所以竖直位移差为h23-h12=4.4cm；h34-h23=4.5cm，所以可以看出平抛运动在竖直方向上为匀加速直线运动。水平方向的间距分别为7.3cm和7.2cm，说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。竖直方向利用，可以计算出重力加速度，所以平抛运动在竖直方向为自由落体运动。例2：自由落体运动右图为利用FastBurstCamera拍小球做自由运动的到的9副照片，拍照时间间隔设置为1/50s,即每隔0.02s拍一张照片，并已经利用拼图功能合成为一张图片。再利用Photoshop把这些图片合成为一张图片。从图中可以较明显看出小球的运动轨迹是一条竖直线，根据图片得出各个位置的小球坐标。小球在各个位置坐标分别是0cm，0.6cm，1.6cm，3.0cm，4.8cm，7.1cm，,10.0cm，13.2cm，16.8cm，21.2cm。那么相邻两小球的间距分别为：h01=0.6cm;h12=1.0cm；h23=1.4cm；h34=1.8cm；h45=2.3cm；h56=2.9cm；h67=3.2cm；h78=3.6cm；h89=4.4cm；相邻小球的位移之差分别是：h12-h01=0.4cm；h23-h12=0.4cm；h34-h23=0.4cm；h45-h34=0.5cm；h56-h45=0.6cm；h67-h56=0.3cm；h78-h67=0.4cm；h89-h78=0.8cm；总结：总上述结果可以看出，小球相邻位移之差近似相等，说明自由落体运动为匀变速直线运动。说明：到后几组数据误差明显变大，这是因为小球速度太快，相机曝光需要时间，拍摄到是小球在曝光时间内的模糊图像，故位置的确定有很大的不确定。另外，实验时使用的是米尺，读书的精度也不够，也造成很大的误差，更换卷尺后读数会更准确，从而减小误差。利用，可以计算出重力加速度用Photoshop合成图片的小窍门：1.先打开其中一张图片，双击该图片图层解锁，然后进入菜单中“图像”——>画布大小，然后你就在原来的基础上增加宽高尺寸（为另一张图片导入做准备）。2.打开另一张图片，直接拖动该图层到上一张图片中，然后在图层里把那张图的透明度调到30%（这个根据具体情况调节），就完成你要的效果了，这样两张图片就放在一起了。3.调整好两张图片合成位置之后，用裁剪工具剪掉你不需要的部分确定，在箭头工具下面第四个就是。四、利用会声会影来研究平抛运动会声会影，英文名CorelVideoStudioProMultilingual，是一个功能强大的“视频编辑”软件，具有图像抓取和编修功能，可以抓取，转换MV、DV、V8、TV和实时记录抓取画面文件，并提供有超过100多种的编制功能与效果，可导出多种常见的视频格式，甚至可以直接制作成DVD和VCD光盘。支持各类编码，包括音频和视频编码。是最简单好用的DV、影片剪辑软件。在视频轨上选定你要保存的画面，然后点工具栏，选“将当前帧保存为图像”就自动保存在编辑器的图像栏中了，但会软件默认的是BMP格式。这时该图片已经保存在“我的文档”中了。你在“我的文档\UleadVideoStudio\9.0”中就能找到。然后把这图片导入到你的存储图片的文件夹里即可。笔者用手机拍摄平抛运动的实验视频后，按照如上做法得到一系列图片，再用Photoshop把图片合成即可得到平抛运动频闪图像，方法同前，不再赘述。五、结束语利用智能手机回放教学视频资源、录制观察到的现象，非常方便，且能加深学生对物理知识的理解。观察不仅仅局限于课本中的实验，在现实生活中物理现象随处可见，必要时可以利用手机把观察到的与物理有关的现象录制