一種重力加速度測量演示裝置及演示方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種重力加速度測量演示裝置及演示方法，裝置包括：（a）一個球體，下半球為金屬材料鑄造的實心體，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；空心殼體內(nèi)安放有加速度測量及藍牙發(fā)射電路；（b）帶有藍牙功能的計算機。演示時，將所述球體置于一定高度；使球體從靜止開始自由下落，在球體自由下落的同時，計算機實時接收球內(nèi)藍牙傳出的加速度數(shù)值，顯示在屏幕上。本發(fā)明的有益效果在于：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。
【專利說明】一種重力加速度測量演示裝置及演示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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】

[0003]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。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種重力加速度測量演示裝置，其特征在于包括:
[0006](a) —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；
[0007](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。
[0008]優(yōu)選的，所述的下半部分球體采用的金屬材料為鉛。
[0009]優(yōu)選的，所述的測量發(fā)射電路下面放置有橡膠減震墊。
[0010]重力加速度測量演示方法，包括以下步驟:
[0011]①將所述球體置于1.2米以上高度；
[0012]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；
[0013]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。
[0014]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。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的球體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]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；
[0017]圖3是本發(fā)明的電原理框圖；
[0018]圖4是本發(fā)明實施例中球內(nèi)單片機的程序流程圖；[0019]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。
[0020]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】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0022]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I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。
[0023]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)。
[0024]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。
[0025]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。
[0026]本發(fā)明的測量演示方法，包括以下步驟:
[0027]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；
[0028]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；
[0029]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。
[0030]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。
【權(quán)利要求】
1.一種重力加速度測量演示裝置，其特征在于包括: (a)—個球體,下半球(I)為實心體，采用金屬材料鑄造；上半球為空心殼體(2),采用工程塑料制造；下半球(I)與上半球空心殼體(2)通過螺紋連接；上半球空心殼體(2)內(nèi)安放有測量發(fā)射電路(3);所述的測量發(fā)射電路(3)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(5)，用于接收顯示測量發(fā)射電路(3)傳出的加速度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力加速度測量演示裝置，其特征在于，所述的下半部分球體(I)采用的金屬材料為鉛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重力加速度測量演示裝置，其特征在于，所述的測量發(fā)射電路(3 )下面放置有橡膠減震墊(4 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述重力加速度測量演示裝置的演示方法，其特征在于包括以下步驟: 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(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。
【文檔編號】G09B23/10GK103456209SQ201310443044
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】李耀, 楊進, 章磊, 李勁松, 賈浩強 申請人:南京財經(jīng)大學(xué)