基于电子信息技术下的物理实验

周平

【摘要】信息技术的快速发展，在客观上改变了我们的生产、生活方式。而在教学活动中，电子信息技术的应用也同样成为当前的主流趋势。而数码相机和LED作为当前生活中较为常见的两种设备，不仅获取较为简单，而且和高中物理教学内容有着较强的内在联系。因此将数码相机和LED应用于高中教学，显然是丰富教学课堂的有效途径。本文从高中物理教学的内容结构出发，对LED和数码相机在运动学实验中的应用的相关问题进行了研究和讨论，并设计了相应的教学内容，希望能借此激发学生们对物理学科的学习兴趣，提升课堂教学总体质量。

【关键词】数码相机 LED 实验教学设计

【基金项目】此文为甘肃省“十三五”教育科学规划课题《基于电子信息技术下的物理实验——探究LED和数码相机在运动学实验中的应用》的阶段性研究成果之一，课题立项号GS〔2016〕GHB0392。

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）26-0183-02

数码相机以及LED作为当前生活中较为常见的两种设备，如果能够应用于物理学科教学中来，不仅能够帮助学生更好的感受物理学科的魅力，同时对于提升课堂教学效率也同样有着重要的现实意义，值得我们给予应有的重视。本文研究中，根据高中物理运动学教学内容，设计了一套以数码相机和LED为主要工具的教学设计方案。我们必须认识到，从生活走向物理、从物理走向社会是我们开展高中物理教学工作的重点和难点。而如果能够让学生利用身边的设备来感受物理的价值，不仅能够让学生对物理的认知更为深刻，而且也同样能够让那些相对枯燥的物理知识、物理试验变得生动起来，从而真正意义上的形成对物理这门学科的学习兴趣[1]。

一、数码相机和LED的特点

（一）数码相机的特点

随着我国人民群众生活质量的提升，数码相机开始走进千家万户，为广大人民群众的生产和生活提供了巨大的便利条件。实际上，相机也同样是我们开展物理学实验过程中较为常见的一种设备，但是由于传统相机存在种种问题，因此不仅给实验的开展人为的设置了很多难度，同时操作也相对困难。而数码相机相对于传统相机来说，具有可以连续拍摄、支持录像、支持断续录像、操作简单、数据提取简单等特点，如果能够应用物理教学实验活动中来，不仅能够极大的简化实验步骤，同时对于实验的整体可操作性的提升也是非常明显的。

（二）LED的特点

LED是当前应用非常广泛的一种发光装置，其本质是一系列发光二极管。这种电子元件在实际的应用过程中，不仅具有反应迅捷的特点，而且工作电流非常小，不仅在安全性上有着出色的表现，而且极低的工作电流也同样有利于实验的设计和操作。除此之外，LED发光二极管的颜色非常丰富，在物理实验中的应用，可以有效的提升观察的精度。

二、LED和数码相机在运动学实验中的应用设计

（一）实验设计概述

在本次實验中，为了帮助学生们更好的计算加速度、理解加速度公式和模型，设计了一个保持匀加速运动的小车，该车达到位置1的时候，将会有LED灯1亮起。随后设计位置2、位置3，每一个位置之间的距离相等，并分别对应一个LED小灯光。小车车轮为铁质，以实现电流的传导（具体电路设计如图1所示）。当小车每经过一个位置的时候，相应的LED等就会亮起。本次实验过程中，全程采用数码相机记录小车的运动轨迹。由于数码相机的录像功能中，提供了分时段录像和录像剪辑功能，因此在完成录制工作之后，我们为了获得数据，可直接在数码相机上将小车到达位置1之前的影像剪掉，而达到位置3后的影像也同样处理。

（二）实验过程

首先，从空白区启动始终保持匀加速运动的小车，让其沿着两条导线构成的轨道直线运行，并在这一过程中启动数码相机的录像功能，开始对其进行录像。

其次，小车经过位置1的时候，对应LED小灯亮起。

最后，当小车冲过位置3后，停止录像。

（三）数据处理

由于数码相机本身的特点，我们可以直接获取所需要的数据。首先，我们将小车到达位置1和冲过位置3的影像直接减掉。然后我们播放处理后的录制视频，当小车达到位置1的时候，暂停播放并记录此时视频中的对应时间；当小车经过位置2的时候，暂停播放并记录此时视频中的对应时间。然后记录视频的总时长。通过以上数据，我们就可以引导学生利用加速度公式计算出该小车的加速度具体数值了。

通过以上几个步骤，学生们初步掌握了物理运动学中，加速度计算方式方法，并加深了对加速度公式的认识。我则趁热打铁，将课本知识娓娓道来，让刚刚学生们通过本次实验验证书本上的知识，做到“知其所以然”。

三、实验的总结和思考

（一）实验的总结

通过本次实验，我将数码相机和LED灵活的应用于高中运动学物理实验之中，在设计的教学方案中充分利用了两种设备的特点，具有较强的趣味性。同时本方案的设计相对于教材中所提供的实验设计来说，更为简洁易懂，相关数据的活动也更为容易，有效的降低了操作的难度。除此之外，这一实验设计方案在实际的操作过程中，由于使用了LED发光二极管，因此学生通过视频对其进行观察也更为容易。

（二）实验的思考

我们必须认识到，高中物理教学工作的开展过程中，物理实验教学始终是其中的一个重点和难点问题。对于学生来说，如何从物理实验中获取知识是一个值得我们思考的问题。而对于我们的一线物理教师来说，也同样需要重点考虑，所设计的教学实验活动是否能够得到学生的喜爱、激发他们的参与积极性。而本文研究中，将生活中非常常见的数码相机和LED应用于运动学物理实验教学活动中来，所采用的设备和材料更为贴近学生的生活，因此往往能够取得意想不到的效果[2]。实际上，数码相机在这一教学实验中的应用，有效的降低了实验中数据获取和数据记录的难度，这显然可以有效的降低实验的枯燥感，让学生更容易上手。

将电子信息技术下引入物理实验中来，一方面能够有效的降低实验的难度、提升实验的趣味性，另一方面也同样能够充分的利用当前学生的好奇心，让他们自觉自动的参与到物理实验中来。通过一系列新技术、新手段简化实验步骤，对于当前高中物理教学实验活动的开展也同样有着重要的现实意义，一方面能够为课堂教学效率的提升和课堂容量的增加提供更多的支持，另一方面也同样更为贴近学生的生活，就有浓厚的时代气息，易于引起学生的好奇心。

结语

在本文的研究中，从高中物理教学的内容结构出发，对LED和数码相机在运动学实验中的应用的相关问题进行了研究和讨论，并设计了相应的教学内容。在认真分析和总结了数码相机和LED的特点的基础上，设计了一套简化的运动学物理实验方案，通过电子信息技术手段简化了学生获取、记录实验数据的难度，并以此为基础对本次实验方案设计进行了评述和反思。笔者认为，只要我们的一线教师能够从当前阶段学生的生理和心理特点入手，为其提供更为具有生活化、趣味化的物理实验活动，就一定能够引起学生们的兴趣，调动起他们参与物理学实验的积极性。而通过物理学实验，不仅能够为学生更好的理解和掌握书里书本知识奠定坚实的基础，同时对于学生动手能力的形成和综合素质的提升也同样有着重要的积极意义，值得我们的一线教师给予更为广泛的关注和重视。

参考文献：

[1]张德启.物理实验教学研究[M].科学出版社，2005.

[2]沈元华，陆申花.基础物理实验[M].高等教育出版社，2005