[實用新型]一種可采集超重和失重的物理量的可視化演示裝置

有效

• 申請號: 202120227399.2
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN214226259U
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 肖帥
• 申請（專利權）人: 肖帥
• 主分類號: G09B23/08
• 分類號: G09B23/08;G09B5/02
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 段宇

本實用新型提供了一種可采集超重和失重的物理量的可視化演示裝置，包括藍牙模塊、加速度傳感器、重力傳感器和MCU控制器；所述加速度傳感器和重力傳感器分別與MCU控制器的輸入端電性連接，所述MCU控制器還與9V直流電源電性連接，所述MCU控制器的輸出端通過藍牙模塊與智能手機通訊連接，所述智能手機內設有超重失重繪圖器，用于參數調試控制顯示。本實用新型在將超重和失重過程中涉及的物理量以圖像、數據、曲線的方式展現出來，提高了學生的理解能力與興趣。

技術領域

本實用新型主要涉及物理教學的技術領域，具體涉及一種可采集超重和失重的物理量的可視化演示裝置。

背景技術

《超重和失重》位于普通高中物理教科書(人教版)必修第一冊第四章第六節，教科書采用了上下蹲起模型來引入超重和失重的基本概念，學生在體重計上向下蹲的過程中，先后經歷了加速、減速和靜止三個階段，體重計的示數發生變化，通過示數的變化來分析超重和失重的現象，從而引入超重和失重的基本概念。

該實驗中將人體考慮為研究對象，但是人體上下蹲起過程中結構發生了變化，質點在人體當中的位置不固定，學生利用質點的思想很難去理解，其不能嚴謹的揭示出超重和失重現象的物理規律，并且運動過程很快，體重計示數變大或者變小的過程很短暫，學生很難看清楚示數的具體的變化，該實驗模型存在效果不清晰、數據不直觀的問題。在教學當中運用比較多的還有電梯模型，在這里將人體看成質點，學生就非常容易想象超重和失重過程，雖然電梯在生活中很常見，但是其無法真正帶入課堂，學生不能直接觀察，體驗和參與感低，不能很好的激發學生的學習興趣。

對此結合兩個模型的特點，設計了如下的教學用具，將一個重物看成一個質點，將重物放置或者懸掛在裝置上，人抬著該裝置一起上下蹲起，該教具可以利用壓力傳感器和加速度傳感器采集數據，在基于ARDUINO對數據進行分析處理，通過藍牙通信將初步處理的數據發送至手機端，初步數據會被自制的手機軟件二次處理，壓力(支持力)或者拉力等信息將通過圖像、曲線、數據的方式來顯示出來，采用投屏方式將手機圖像投送到電腦端展示給學生。顯示的方式多樣，效果直觀明了，數據清晰可見，研究對象轉變成教具上方的重物，學生很容易理解與想象，對理解牛頓第二定律以及解決實際問題方面具有積極的促進作用，教師也能很好的開展課程。

實用新型內容

本實用新型主要提供了一種可采集超重和失重的物理量的可視化演示裝置用以解決上述背景技術中提出的技術問題。

本實用新型解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種可采集超重和失重的物理量的可視化演示裝置，包括藍牙模塊、加速度傳感器、重力傳感器和MCU控制器；所述加速度傳感器和重力傳感器分別與MCU控制器的輸入端電性連接，所述MCU控制器還與9V直流電源電性連接，所述MCU控制器的輸出端通過藍牙模塊與智能手機通訊連接，所述智能手機內設有超重失重繪圖器，用于參數調試控制顯示，還包括外殼正面設有圓形稱臺，所述外殼上還設有9V電池、開關和藍牙模塊；所述外殼的底部設有掛鉤，外殼的底部四角還設有墊片。

優選地，所述智能手機通過藍牙模塊相通信連接后,手機軟件上的畫面在通過投屏器的投屏方式將畫面傳輸到電腦端。

優選地，所述加速度傳感器為MPU6050，所述壓力傳感器為HX711AD模塊，且量程為5kg。

優選地，所述藍牙模塊為HC-06。

優選地，所述超重失重繪圖器內設有連接藍牙指示，質點受力模擬器和軌跡畫板。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：