一、软件简介
本软件利用手机或掌控板的“三轴加速度传感器”实时采集加速度数据,在去除重力影响后,得到“线性加速度”,并动态创建画布,实时显示|a|-t图像,展示加速度大小随时间的变化情况。
“三轴加速度传感器”目前已经普遍存在于手机等电子设备中,但去除其中重力加速度的影响,得到“线性加速度”并非易事。然而在高中物理教学和日常生活中,似乎“线性加速度”更具实用价值——这正是本软件的特色,也是作者制作本软件的初衷。
本软件可应用于高中物理中涉及加速度测量的多个实验,例如:《测量匀变速直线运动的加速度》、《探究加速度与力和质量的关系》等,还可用于演示抛体运动、圆周运动、机械振动等的加速度变化情况。使用时,只需将手机或掌控板固定在待测物体上,即可方便快捷地获得物体加速度大小随时间的变化图像。您甚至可以将它应用于日常生活中,比如测量汽车的加速度以帮助改善驾驶习惯、测量铁锤的加速度并结合其质量利用牛顿第二定律求得撞击力……
掌控板的数据是通过网络微数据库“TinyWebDB”发送至手机的,此者依赖于高速、稳定的网络。如有需要,请在本页下方留言,联系作者以获取掌控板端配套程序。
本软件手机APP利用 App Inventor 2 WxBit 汉化版(https://app.wxbit.com/)制作。而掌控板端程序则是通过“Mind+”完成的。
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。
“Mind+”是目前主流的开源硬件模块化编程软件之一,不了解者请自行查阅,在此不作介绍。
二、下载地址
百度网盘下载:
链接: https://pan.baidu.com/s/1JD5MsfEoXGzsVXmcvrYQRQ
提取码:sibc
微信扫码下载:
三、程序设计
本程序基本原理是,利用手机或掌控板内置的“三轴加速度传感器”采集加速度和相应的时刻数据,用数学和几何方法去除其中重力加速度的影响,得到“线性加速度”,并动态创建画布,操作画布,作出|a|-t图像,从而方便快捷地得到加速度大小随时间的变化情况。掌控板通过网络微数据库与手机APP连接,细节问题太多太多;去除“三轴加速度传感器”中重力加速度的影响,实非易事,脑壳都想破了;还有动态画布的创建和坐标系的建立,图像的构建和重画,都是挑战作者数学功底的呕心沥血之作……
本程序部分代码如下:
组件设计:
逻辑设计:
掌控板端程序:
四、使用说明
1.1.准备一台主流安卓系统的手机。
2.手机下载、安装并运行此App。
3.打开“开关”,晃动手机,若屏幕出现红色曲线图像,则表明手机加速度传感器运行正常。关闭“开关”,点击“清零”按钮,清除图像。
4.选择数据来源为:“手机”,将手机与待测物绑定,选择合适的“横纵轴标度”,打开“开关”,让物体和手机一起运动,即可实时绘制|a|-t图像。
5.测量结束后,关闭“开关”,向右拖动画布,找到所需时间段的图像,根据需要可再次选择合适的“横纵轴标度”,软件将自动调整图像。分析图像,得到实验数据(或仅用于演示)。
6.若觉得手机过大过重,或担心手机摔坏造成重大经济损失,可选择数据来源为“掌控板”,并在掌控板上刷入我们提供的程序(需修改WIFI账号和密码),开启掌控板,按照掌控板屏幕提示发送数据。这时打开APP中“开关”,即可根据掌控板发送的加速度数据作图。于是我们只需将掌控板与待测物绑定,即可实现同样的目的。(掌控板的数据是通过网络服务器发送至手机的,依赖于高速、稳定的网络。)
7.点击“清零”按钮,清除图像,重置画布。
8.点击“更多设置”按钮,可根据界面提示设置“主题色”、“灵敏度”、“采样率”、“各向加速度修正”各个参数。点击“取消”按钮取消本次设置;点击“恢复默认设置”按钮恢复默认设置;点击“应用”按钮立即应用新的设置。(软件的各项设置参数均通过微数据库保存在本地,下次运行时不会丢失。)
9.点击“关于”按钮,查看软件的更多信息。
10.点击蓝色下划线网址,进入本站。
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。