[發(fā)明專利]一種重力加速度測量演示裝置及演示方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310443044.7
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103456209A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李耀;楊進;章磊;李勁松;賈浩強
• 申請（專利權(quán)）人: 南京財經(jīng)大學(xué)
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種物理教學(xué)演示用具，具體涉及一種重力加速度測量演示裝置。

背景技術(shù)

重力加速度是一個重要的物理概念和物理量，重力加速度測量實驗是高中和大學(xué)必做的一個物理實驗，目前采用實驗方法有：電磁打點計時器法、單擺法、自由落體（光電門）法等，實驗時需要測定距離、時間等相關(guān)物理量，再根據(jù)相關(guān)公式計算出重力加速度數(shù)值，實驗過程較復(fù)雜，誤差較大，不適宜在物理課課堂教學(xué)中作為演示實驗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決物理課堂教學(xué)缺少重力加速度測量演示用具的技術(shù)問題，提供一種可以用于高中和大學(xué)物理課課堂教學(xué)中對重力加速度測量演示的儀器裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種重力加速度測量演示裝置，其特征在于包括：

（a）一個球體，下半球為實心體，采用金屬材料鑄造；上半球為空心殼體，采用工程塑料制造；下半球與上半球空心殼體通過螺紋連接；上半球空心殼體內(nèi)安放有測量發(fā)射電路；所述的測量發(fā)射電路由加速度傳感器、單片機、藍牙模塊組成，加速度傳感器及藍牙模塊分別與單片機連接；

（b）帶有藍牙功能的計算機，用于接收顯示測量發(fā)射電路傳出的加速度值。

優(yōu)選的，所述的下半部分球體采用的金屬材料為鉛。

優(yōu)選的，所述的測量發(fā)射電路下面放置有橡膠減震墊。

重力加速度測量演示方法，包括以下步驟：

①將所述球體置于1.2米以上高度；

②使球體從靜止開始自由下落，在下落過程中所述測量發(fā)射電路的單片機定時采集加速度傳感器輸出的信號，計算出球體下落加速度的數(shù)值，并將加速度數(shù)值通過藍牙模塊發(fā)射；

③在球體下落過程中的同時，帶有藍牙功能的計算機通過藍牙實時接收球內(nèi)藍牙模塊傳出的加速度數(shù)值，顯示在屏幕上。

本發(fā)明的有益效果：可以直觀、方便的在物理課課堂教學(xué)中演示自由落體下落過程中重力加速度的大小，使學(xué)生容易掌握重力加速度的物理概念，提高教學(xué)質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的球體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的球體上、下部分分離后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的電原理框圖；

圖4是本發(fā)明實施例中球內(nèi)單片機的程序流程圖；

圖5是本發(fā)明實施例中帶有藍牙功能的計算機程序流程圖。

圖1～圖3中，1：下半部分球體，2：上半球空心殼體，3：測量發(fā)射電路，4：橡膠減震墊，5：帶有藍牙功能的計算機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明的球體結(jié)構(gòu)示意如附圖1、2。實施時，球體直徑可選6～8cm；下半球1為實心體，采用鑄鐵、鑄鋼或鋅、鉛等金屬材料鑄造，表面拋光；上半球空心殼體2采用工程塑料制造，殼體厚度4mm，優(yōu)選透明的工程塑料，以便可以從外看到內(nèi)部測量發(fā)射電路3。測量發(fā)射電路3下面放置的橡膠減震墊4厚度為5mm。

附圖3是本發(fā)明的電原理框圖。實施時，測量發(fā)射電路3中加速度傳感器可采用單軸加速度傳感器ADXL103，單片機可采用集成A/D轉(zhuǎn)換器及串行接口的單片機，附圖4是其程序流程圖。藍牙模塊選用帶有串行接口的藍牙模塊；測量發(fā)射電路3采用電池供電，可在上半球空心殼體2頂部安裝電源開關(guān)。

實施時，帶有藍牙功能的計算機5，可選用帶有藍牙功能的筆記本電腦，或普通臺式PC機外接一個藍牙適配器，附圖5是其程序流程圖。

帶有藍牙功能的計算機5，亦可選用帶有藍牙功能的平板電腦或智能手機。

本發(fā)明的測量演示方法，包括以下步驟：

①在地面上鋪放一塊厚度5cm以上的海綿，將所述球體置于海綿上方1.2米以上高度；

②打開測量發(fā)射電路3電源開關(guān)，使球體從靜止開始自由下落，在下落過程中所述測量發(fā)射電路3的單片機定時采集加速度傳感器輸出的信號，計算出球體下落加速度的數(shù)值，并將加速度數(shù)值通過藍牙模塊發(fā)射；

③在球體下落過程中的同時，帶有藍牙功能的計算機5通過藍牙實時接收球內(nèi)藍牙模塊傳出的加速度數(shù)值，顯示在屏幕上。

作為對比演示，在物理課課堂教學(xué)中，還可以把球體懸掛于一傘狀物下，重復(fù)②、③，可看到球體下落的加速度小于9.8m/s²。