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摘要：隨著智能手機的普及，智能手機傳感器在物理實驗教學中的應用越來越廣泛。文章用智能手機加速度傳感器測物體做自由落體運動的加速度。傳統頻閃照片實驗在高中實際教學過程中可操作性不強，學生參與度低。而手機加速度傳感器可以小組合作實驗的形式讓學生初步了解手機傳感器的功能，并在實驗過程中感受自由落體運動的特點，操作強，更直觀，體現了核心素養對高中物理教學的基本要求。

關鍵詞：智能手機；加速度傳感器；實驗教學

1引言

物理學是一門以實驗為基礎的科學，實驗探究是高中物理核心素養的重要組成部分，高中物理中很多概念的建立、規律的探索與應用都與實驗探究密不可分[1]。隨著智能手機和移動互聯技術的快速發展，手機傳感器、手機APP作為新興技術，開拓了物理實驗教學的新思路。一些難以測量、不便觀察、效果不明顯的難題得到了很好的解決，同時提升了課堂教學中學生的體驗感和創新意識[2]。《普通高中物理課程標準（2017年版）》增加了“用手機傳感器測自由落體加速度”的活動。目的是讓學生從手機加速度傳感器測出的曲線直觀地認識自由落體運動，培養學生的動手操作能力和學生的團隊活動精神。本文重點介紹手機加速度傳感器的使用方法和小組實驗探究過程，為教師的實際教學過程提供參考。

2智能手機傳感器

智能手機有多種傳感器，可以檢測加速度、光、聲、磁場、力等各類非電信號，對周圍環境的力、熱、聲、電、磁等物理量進行從簡單到復雜的測量，并轉化成電信號，供實驗者分析[3]。實驗借助加速度傳感器軟件（Accelerometer），它可以探測三個方向（x，y，z）的加速度隨時間的變化關系，軟件工作界面如圖1所示，實驗設置f=10Hz，本實驗加速度的方向沿z方向。

3利用手機加速度傳感器開展實驗探究

通過演示輕重不同的物體下落快慢一致，得出自由落體運動的基本概念，當排除空氣阻力的影響時，物體的自由落體運動與質量無關。提出問題：自由落體運動具有怎樣的規律？學生猜想：自由落體運動可能是勻變速直線運動。為了防止手機不慎落地而被摔壞，可以在手機正下方放置海綿。點擊Startmeasuring，觀察手機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，說明自由落體運動是勻加速直線運動，加速度基本接近于1g。0.28s以后的圖像說明手機和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運動，再做加速度逐漸增大的減速運動。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將手機沿圖2中的y軸釋放，重復上述實驗過程，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，說明自由落體運動是勻加速直線運動，加速度基本接近于1g。0.48s以后的圖像說明手機和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運動，再做加速度逐漸增大的減速運動。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將手機沿圖2中的x軸釋放，重復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，說明自由落體運動是勻加速直線運動，加速度基本接近于1g。0.43s以后的圖像說明手機和海綿接觸先做加速度逐漸減小的加速運動，再做加速度逐漸增大的減速運動。在圖像上直接反映了加速度的變化過程。將以上三個實驗的數據導出來，如表1所示。通過表1可以看出，沿不同方向測出的加速度值都接近9.8m/s2。

4結束語

用手機傳感器測加速度的實驗，沿不同方向做實驗，得出的加速度更具有說服力。得到的圖像清晰，數據的采集與處理過程鍛煉了學生分析問題、提取數據的能力。除了智能手機傳感器，還有很多應用APP，如根據拍攝物體運動視頻，分析物體位置、速度、加速度的軟件VideoPhysics，智能手機物理虛擬實驗室，手機制作微課的APP“微課寶”、Coursemaker等。隨著5G技術的實現，智能手機在教學中的應用將會更加廣泛，以智能手機為代表的移動終端將會引領教育教學的發展潮流。

參考文獻：

[1]丁彥龍,馬廣平,付靜,曹怡.基于手機加速度傳感器的高中物理實驗教學探索[J].中學物理,2019，37(9):30-32.

[2]劉玲.如何使用DIS數字化實驗系統和APP開發學生實驗[J].物理教學,2018，40(9):29-30.

[3]江敏麗,吳先球.用智能手機探究電梯中的超重與失重現象[J].物理通報,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