物理学是一门实验科学。通过实验具体现象能让实验者更易理解和掌握抽象的物理规律、定理、概念和公式。因此,实验在物理教学中有着举足轻重的地位。然而在实际物理教学当中,往往面临实验仪器陈旧,实验现象不清晰,数据分析困难等诸多难题。于是,部分教育者将传感器技术引入物理实验教学当中,传感器技术具有测量数据精准快速的特点,为物理实验教学带来了极大便利,然而传感器相关实验器材价格昂贵,数量偏少,不能完全满足学生实验的大量需求。智能手机内部集成了多种传感器,这些内置的传感器性能强,精度高,反应快,同时还能分析采集各类相关物理量数据,非常适用物理课堂演示实验教学。本文首先简要介绍了手机传感器应用物理课堂演示实验教学的国内外研究现状。接着介绍了手机中具有代表性的几类传感器的功能特点和工作原理。其中包括加速度传感器,重力传感器,光线传感器,压力传感器,磁力传感器,温度传感器,陀螺仪传感器。然后结合高中物理教学内容,基于手机传感器设计了12个物理实验,分别涉及力学、光学、电磁学和热学知识。最后本文重点介绍展示了一个利用手机传感器进行物理演示实验的课堂教学案例:该实验用手机CCD传感器和Vernier Video Physics App研究平抛运动的规律。学生利用手机录制实验过程,再利用手机中Vernier Video Physics应用软件(App)针对研究对象的运动情况创建轨迹,得到其x-t或者v-t图象,进而分析平抛运动的规律。在实验前后以选择和问答题的形式设计测试问卷,对实验班和对照班进行检测,对比分析了两个班对物理概念的掌握情况,对比结果表明,利用手机传感器辅助开展课堂演示实验,有利于提高学生对物理规律掌握程度,同时解决了传统教学演示实验耗时长,精准度不高等诸多问题,学生在课堂中的学习积极性也大为提高,充分证明了手机传感器应用高中物理课堂演示实验教学的可行性和有效性,并为手机传感器应用于高中物理教学提供了有价值的教学参考案例和经验借鉴。
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