高中物理学科的核心素养，包括了四个维度：物理观念和应用、科学探究和交流、科学思维和创新、科学态度和责任。教学中可以借助物理实验来锻炼学生观察、动手、思维分析、解决问题的能力，相互交流、合作的能力。在以智能手机为载体的高中物理微型实验平台活动中，学生能够充分与STEM教育（科学、技术、工程、数学）的四个方面直接接触，用全新的方式理解和应用实验的方法，产生更好更多的思考和收获。
本文以实验探究“超重与失重”为例来探讨利用智能手机加速度传感器开发适合学生的实验。我们知道在称体重的过程中体重计的示数反映的是人对体重计的压力，当人在下蹲起立的过程中，人对体重计的压力有时会大于重力，有时会小于重力。这个实验对于学生理解超重、失重的概念非常有帮助，因为它源于生活，学生有一定的生活体验，能够激发学生参与热情。传统这个实验因为体重计示数变化较快，可视性不强等缺点，教学效果不是很显著；在教学中为了探究超重与失重产生的原因，往往会让学生在弹簧测力计挂上钩码，钩码在竖直方向运动。由于加速减速的距离太短，很难观察到超重、失重与速度有关还是与加速度有关，而且没法做到定量，实验直观性较差；常规教学中演示完全失重一般会让侧面扎有小孔的矿泉水瓶自由下落，观察水是否会流出来。实验可视性不强，学生理解实验背后的原理比较困难为了突破这些难点，本文利用智能手机加速度传感器，重新开发了以下三个实验：让学生带上手机在体重计上进行下蹲、起立的超重与失重实验；将智能手机放在电梯的地板上，跟随电梯一起运动；将智能手机放在书本上，与书本一起自由下落。通过智能手机加速度传感器，将加速度随时间变化的数据提取出来，根据超重与失重的原理F＝mg＋ma（加速度a有正负值），利用Ｅｘｃｅｌ处理数据，并画图，得到压力F随时间变化的图象。通过图象使实验效果更明显，更加直观，并且更有利于理解超重与失重的本质。
一、智能手机传感器
智能手机有多种传感器，可以检测加速度、光、声、磁场、力等各类非电信号，对周围环境的力、热、声、电、磁等物理量进行从简单到复杂的测量，并转化成电信号，供实验者分析。实验借助加速度传感(Accelerometer)，，它可以探测三个方向（x，y，z）的加速度随时间的变化关系，软件工作界面如图１所示，本实验设置f＝２０Ｈｚ，三个实验都是沿z方向。
二、利用手机加速度传感器开展实验探究
（一）体重计上进行起立下蹲的超重与失重实验
将智能手机安装在身上，随人一同起来再下蹲，人的质量为56kg，重力加速度g取9.8m/s²。由加速度传感器记录数据，并导入Ｅｘｃｅｌ，画出本实验中加速度随时间变化的图象如图2所示，规定向上为正方向。由图象可以看出人起来的时候首先是加速向上（加速度向上），然后减速上升（加速度向下）；人下蹲的过程是先加速下降（加速度向下），后减速下降（加速度向上）；中间有一段加速度为零，代表人静止。根据牛顿第二定律和牛顿第三定律，人对体重计的压力F＝mg＋ma（加速度a有正负值），得到人对体重计的压力随时间变化的关系图如图2。人静止时对体重计的压力约为550N，由图象可以看出，人在加速上升的时候对体重计的压力大于重力，处在超重状态，减速上升时处在失重状态，中间人处在静止状态压力等于重力，下蹲过程先失重后超重。
（二）电梯中的超重与失重实验
用天平测量手机的质量为146ｇ，如图３所示实验时将手机平放在电梯的地板上，电梯由1楼到1楼运动，打开加速度传感器软件，得到加速度随时间变化的数据，同理可以得到手机对电梯地板的压力随时间变化的图象，如图4（ａ）（ｂ）所示。由图4（ａ）像可以清晰地看出电梯在加速上升的过程中是超重状态，手机对地板的压力约为1.53N，之后电梯做匀速直线运动，快到达11楼，开始减速上升，处在超重状态。图4（ｂ）是电梯从11楼到1楼的过程中压力的变化图象，由图可以看出，电梯先加速下降，手机处于失重状态，然后匀速运动，最后减速下降，处于超重状态。
本研究具有鲜明的特征，即构建一个基于智能手机的物理微型实验分析展示的平台，用先进的图像检测技术，图像增强技术，结合外围自制微型传感器和其它辅助装置，把现实的实验通过软件分析并同步展示。学生持有易于携带的本研究开发的智能手机应用软件来完成系列自主探究实验，可以进行自由的组合，把力、热、声、光、电、磁等全方位的物理问题用身边易于架设的实验平台加以验证和探究，获得实时的数据并直接用所需的图表展示，越过繁琐的一些过程，直击物理问题的分析思考部分，直接面对和掌握现代科技的新方法，学习到自动化控制和传感器应用知识
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