创新物理实验辅助软件之《利用单摆测量重力加速度》(App方案)

创新物理实验辅助软件之
《利用单摆测量重力加速度》
(App方案)
武汉市汉口北高级中学
2021年4月17日

一、软件简介

  传统的单摆实验,使用人工计数及秒表手动计时的方法,并且实验数据的处理也是由人工来完成的。这种方式,不仅费时费力,还会存在较大的误差。
  本程序利用手机或平板内置的“红外距离传感器”自动记录单摆摆动的周期数,利用手机内部时钟测量相应的总时间,并实时进行数据处理,简化实验操作,减小实验误差。
  在部分老旧机型上,若未配置“红外距离传感器”,则本软件将无法正常运行。

  本程序利用App Inventor 2 WxBit 汉化版(https://app.wxbit.com/)制作。
  App Inventor简称ai,ai是一个可视化的安卓应用制作平台,用户使用浏览器打开ai平台网站(App Inventor 2 WxBit 汉化版,简称WxBit 版,汉化并增强的 App Inventor 2 服务器。),通过拖拽组件和逻辑块,即可完成安卓应用的制作。
  由于WxBit并非谷歌官方认定的中国区服务器,故部分手机安全软件可能会报毒。但本人以人格担保,此Apk文件安全可靠。

二、下载地址

  百度网盘下载:
    链接: https://pan.baidu.com/s/1YuSIFQZMyMiF3oWO5tqNgA
    提取码: auh4
  微信扫码下载:

三、程序设计

  本程序基本原理是,利用手机红外距离传感器(通常是数字型,距离小于2cm返回0,大于2cm返回1),置于摆球摆动最低点的下方,感应摆球经过最低点的时间和次数,从而比较方便地获得摆球摆动的总时间和周期数。本程序部分代码如下:
组件设计:

逻辑设计:



四、使用说明

  1.准备一台安卓系统的手机,将自动关屏时间设置为较长时间(建议设为10分钟)。
  2.手机下载、安装并运行此App。
  3.用手指在手机听筒附近扫动,若屏幕出现绿色字符“检测到摆球”,则表明手指刚好覆盖着手机距离传感器。以此方法确定手机距离传感器的位置。
  4.按照传统实验方案安装单摆实验装置,但是注意在摆球摆动的平衡位置下方要设置一个用于安放手机的平台(可以直接将摆球摆动的平衡位置调整至桌面上方约1cm处,或在摆球摆动的平衡位置下方垫东西)。
  5.测量摆长(摆长不能太短,建议1m左右),将摆长数据填入手机App的输入框中(单位为米)。
  6.使摆球静止于平衡位置,将手机距离传感器置于摆球下方约0.5cm处。若屏幕出现绿色字符“检测到摆球”,则表明已经正确安放。
  7.使摆球做单摆运动(摆角不宜过大,建议5度以内)。
  8.待摆球摆动稳定后,点击“测量”按钮,开始测量。此时手机屏幕将实时显示摆球摆动的总时间、周期数、周期以及按照单摆周期公式的变型式 [ g=L(2π/T)² ]计算出的当地重力加速度。
  9.“测量”按钮在被点击后会自动变成“重测”按钮。点击“重测”按钮,除摆长外的各项数据将会清零,同时立即开始重新测量。
  10.点击“停止”按钮,结束测量过程,手机屏幕上留下测量所得的各项数据,包括最后求得的当地重力加速度。

五、技术交流

  使用过程中发现任何问题,或者有什么好的建议,可以共同讨论,请在本页下方留言。


文章作者: QCM
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