2016.6-自制实验装置探究匀变速直线运动1

【文章概述】 本文介绍了利用Arduino和相关电子模块自制实验装置，探究高中物理中匀变速直线运动的方法。传统实验依赖电磁打点计时器和纸带，耗时且易出错，而新方法通过实时获取小车运动速度，利用超声波测距传感器测量位移，实现了自动化数据获取和分析。 【实验装置】 实验装置主要包括Arduino UNO作为控制模块，超声波测距传感器用于检测小车位移，带挡板的小车确保直线行驶，一次性纸杯制成的支架固定传感器，木板搭建斜面。小车从斜面顶端无初速度下滑，传感器每隔0.2秒记录距离，计算速度。 【程序设计】 程序使用Mixly编写，主要功能包括定时记录小车距离，计算中间时刻速度并经串口输出。数据通过Excel生成v-t图像，便于分析速度变化规律。 【效果测试与分析】 实验结果显示，小车速度随时间增大，但加速度不恒定，可能受到小车稳定性、斜面平滑度等因素影响。在特定时间间隔内，小车表现出匀加速直线运动特征，整体v-t图像接近直线，表明实验结果基本符合匀变速直线运动规律。 【拓展应用】 这种实验方法引入了数字科学的概念，通过收集和分析数据，让学生深入理解科学现象。类似的实践也适用于其他科学探究，例如参与“数码探科学”比赛，利用开源工具提升学生的创新能力和实验技能。 【知识点】 1. 匀变速直线运动：物体速度均匀变化的直线运动，加速度恒定。 2. Arduino：一种开源电子原型平台，用于控制各种硬件设备。 3. 超声波测距传感器：利用超声波反射测量距离的传感器。 4. Mixly编程：图形化编程工具，适合初学者使用。 5. 串口通讯：计算机和其他设备间的数据传输方式。 6. Excel数据分析：利用Excel处理和可视化数据，如生成图表。 7. 数字科学家：运用数字技术和工具进行科学探究的角色。 8. 物理实验创新：利用现代技术改进传统实验，提高效率和准确性。