手機物理工坊中文版官方是一款功能強大的物理實驗手機軟件,進行實驗時,請注意不要損壞手機。尤其需要注意避免手機掉落在堅硬的表面上,并且不要將手機暴露在過強的磁場中。
手機物理工坊中文版官方基于智能手機所含有的傳感器創建了輔助物理實驗的工具箱 ,它突破了傳統傳感器操作位置的局限 ,拓展了物理課外實驗的范圍 ,且有成本低 、方便實用的優點 .phyphox軟件已逐漸融入物理教學 ,為物理教學提供了新穎的測量工具。
磁場傳感器
智能手機有磁場傳感器 ,應用程序 phyphox 中有 3 個測量與磁場相關物理量的程序 ,分別是M agnetometer (磁力計) 、M agnetic Spectrum(磁場頻譜) 、M agnetic ruler(磁性尺) .磁力計非常靈敏 ,手機開發者正是利用磁力計做指南針 .但磁力計很容易受手機磁化的影響 ,因此 phyphox 軟件會不斷重新校準磁場傳感器來消除影響 .
磁性頻譜顯示磁力計數據中頻譜和頻率的峰值 ,如果提供波譜的樣本數量較高 ,分辨率就高 ,頻率會更精準 .頻率最大值實際是由傳感器的采集速率決定 ,因此頻譜很大程度上取決于智能手機本身 .
磁性尺不是單獨的實驗 ,而是一種工具 ,主要測量位移和速度 .
首先需要設置一條路徑 ,在固定的間隔放置幾個磁鐵 ,并測量出磁鐵之間的距離 ,在做實驗之前輸入到程序中 ,phyphox 通過磁力計測量出智能手機通過磁鐵的頻率 ,通過計算可得到間隔的位移和平均速度 .學生可以利用這個工具設計實驗 ,例如測量玩具火車速度.
- 預定義的實驗A的選擇。只需按下PLAY開始。
- 您的數據導出到各種廣泛使用的格式
- 通過在同一網絡在手機上的任何PC web界面遠程控制實驗。無需對這些PC上安裝任何東西 - 所有你需要的是一個現代化的網頁瀏覽器。
- 通過選擇傳感器輸入,定義分析的步驟和使用我們的網站編輯創建視圖作為接口定義自己的實驗。該分析可以包括只是增加兩個值,或使用先進的方法,如傅立葉變換和互相關。我們提供的分析功能的整體工具箱。
力學
向心加速度
彈簧:分析振子的頻率和周期
擺:確定重力常數
滾筒:滾動速度
(非)彈性碰撞
聲學
頻率變化
聲吶
聲音振幅
聲音頻譜
多普勒效應
音頻發生器
音頻自相關
音頻范圍
工具
加速度頻譜
斜面
磁場譜
磁性標尺
計時器
光學秒表
聲學秒表
運動秒表
近距秒表
這對于獲取不到實驗室設備的同學來說,簡直太友好了。不過手機物理工坊也提示了請小心保護手機,以免跌落、摔傷(包括手機和自己)。
最近查閱phyphox的資料,發現這不僅僅是只可以使用手機上的加速度計、磁力計、重力傳感器、聲音傳感器、音頻合成器、光線傳感器那么簡單,背后還加入了很多的數據分析庫。而且可以用藍牙BLE擴展定制的傳感器,這樣的情況下,周邊的一些定制的帶有傳感器的物理、化學、生物等數字實驗設備,將會非常方便的借助Phyphox來進行數據收集和處理。
特便是實驗創建功能,可以自己定制實驗的傳感器來源、圖像的格式、數據的處理方法,以及交互控制的按鈕等等。
關鍵是,手機上的phyphox可以打開遠程控制,其實就是一部私有的實驗云,加入同一個wifi網段的計算機,可以使用瀏覽器訪問手機的web服務器,界面和手機上的一樣,并且可以進行實驗控制和數據導出。這樣就可以非常友好的演示給班級的學生觀看,只需要白板主機或者希沃主機的瀏覽器訪問就可以了。
更為關鍵的是,這個軟件是德國的亞琛工業大學的第二物理研究所的一個長期支持項目,也是德國的官方資助的項目。目前其全部代碼開源,包括android版的java代碼和ios版的Swift代碼。以及用于擴展傳感器的phyphox-Arduino庫文件。目前官方推薦的是ESP32硬件平臺。其實普通的Arduino-Nano加上配置好的BLE4.0串口透傳模塊據說也可以使用。目前國內這方面研究比較先進的是浙江寧波中學的翁老師和北京第十一中學的梅老師。
Phyphox平臺的出現,是物理教具軟件的一個極其重要的平臺。世界各地的物理教師將很方便的關注實驗的設計,硬件則交給Arduino,實驗數據的處理流程,交給Phyphox就好了。
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