利用智能手机研究平板小角摆动的周期

等长的双线悬挂的平板在水平方向的摆动是一个复杂的问题。本文首先从理论上研究了平板在水平方向的小角摆动属于简谐振动。其次,利用安装Phyphox软件的智能手机及其光传感器功能测量该平板的运动周期。并改变放置在平板中央的铁球的质量,测量该系统摆动周期的变化规律。并用origin绘制周期图,以此计算了平板摆动的周期。实验结果与理论结果符合得很好,这一研究对处理复杂系统的摆动问题提供了实验验证方法。     

利用智能手机磁传感器研究单摆运动

本文基于Phyphox手机App,利用智能手机中的磁传感器(电子罗盘)研究磁性单摆运动.结果表明,不同最大摆角测量出来的磁感应强度随时间变化规律不同.只有最大摆角小于1°时,单摆才可看作简谐振动.不同最大摆角的磁感应强度随时间变化曲线可以用磁偶极子模型结合大角度单摆公式来描述.利用磁传感器测量的当地重力加速度为9.868m/s²,由于磁性摆空气阻尼较小,测得的实验误差仅为0.8%.     

利用智能手机磁传感器研究磁阻尼摆运动

基于Phyphox手机App,将圆柱形钕铁硼磁铁构成的单摆放在黄铜或铝板表面不同距离摆动,利用智能手机磁传感器研究磁阻尼摆运动。结果表明,相同距离下,黄铜和铝板阻尼系数基本与电导率成正比。对于铝板,磁阻尼摆离开板距离从50mm减小到18mm时,阻尼系数从1.139×10^-2s^-1增加到1.114×10^-1s^-1,随距离的变化可以用指数函数来拟合。当距离减小到2.5mm时,观察到临界阻尼现象。当磁阻尼摆离开铝板表面距离为18mm,铝板厚度从1.001mm增加到5.615mm时,磁阻尼系数从9.378×10^-2s^-1增加到1.967×10^-1s^-1。实验结果与基于磁偶极子的理论模型基本一致。本文所搭建的磁阻尼摆实验装置结构简单,研究内容丰富,特别是能定量地研究磁阻尼现象,可以作为居家物理实验开设。     

用智能手机测量圆柱形管中的声速

基于驻波形成原理,在智能手机上安装频谱软件作为频谱分析仪,测量声音在圆柱形管中共振时的固有频率,并计算出声速.通过两端开口的圆柱形管和一端开口的圆柱形管所测声速分别为341.19 m/s、339.25 m/s,相对误差分别为0.46%和1.1%.与昆明当地声速的理论值相当一致,并实现了声波共振的可视化.这一研究对于开发现代化的教具,促进教学质量和教学水平的提高具有重要意义.     

基于Phyphox的气垫导轨上弹簧振子的阻尼系数研究

组装ESP32开发板和超声波测距传感器,让装有Phyphox软件的智能手机通过蓝牙接收传感器的信号,研究弹簧振子在气垫导轨上做阻尼运动中不同挡板面积对阻尼系数的影响。实验结果显示,阻尼系数与挡板面积呈线性关系。     

非对称全同质点共线系统的振动

研究了直线型三个、四个全同质点体系在不对称的边界条件下的内部运动，发现一些新的振动模式。     

CH2Cl2分子中CH的摇摆振动与伸缩和弯曲振动的耦合

用傅立叶变换光谱仪和光学长程装置,记录了CH_2Cl_2分子振动量子数v=1～4的红外吸收光谱(1200～12000 cm~(-1)),归属出CH的伸缩(v_1,v_6)振动和弯曲(v_2)振动和CH_2基团相对于CCl_2基团的摇摆振动(v_8)的泛频和合频能级共47个。考虑了摇摆振动与伸缩和弯曲振动的耦合,使用简正模模型对v_1,v_2,v_6和v_8这四种振动模式的泛频和合频能级进行了拟合,得到了非谐性常数和费米(Fermi)共振和达宁-丹尼生(Darling-Dennison)共振系数。结果表明,摇摆振动与伸缩振动之间的Fermi共振(k_(188)=-254.63 cm~(-1))大于弯曲振动与伸缩振动之间的Fermi共振(k_(122)=-54.87 cm~(-1))；伸缩振动之间的Darling-Dennison共振(k_(1166)=-215.28 cm~(-1))大于弯曲振动与摇摆振动之间的Darling-Dennison共振(k_(2288)=-5.72 cm~(-1))。用拟合得到的光谱参数计算出CH_2Cl_2分子的振动能级,与实验数据很好地符合。     

H2SiCl2 中 SiH 伸缩振动的泛频光谱

在2000 ～ 9000 波数 、 12000 ～12900 波数的光谱区间记录了室温下H2SiCl2气体分子的振动泛频光谱，所用的仪器分别是高分辨傅立叶变换光谱仪和高灵敏激光腔内吸收光谱仪。用局域模模型和包含达林－丹尼生共振的简正模模型，归属了SiH伸缩振动的基频和泛频，振动量子数的改变△VSiH=1, 2, 3, 4 and 6。通过对实验能级的非线性拟合，得到SiH伸缩振动的谐振频率ωm、非谐性常数χm、键间耦合系数λ、莫尔斯振子参数 De、α 和相互作用力常数 。实验发现，随着振动能量的增加，振动簇（manifold，两个SiH键的伸缩振动量子数m+n=常数 ）中能量最低的两个能级的间距逐渐减小。当△VSiH≥4时，在实验误差范围内这两个最低的振动态能级简并。这种简并的能级结构类似双原子莫尔斯振子，符合Birge-Sponer 关系。双原子莫尔斯振子直接描述了H2SiCl2分子中SiH 的高泛频伸缩振动，表明在高振动情况下振动能量已经集中到单个SiH键上。     

弹簧耦合摆小振动的简正模与简正频率

将耦合摆弹簧作为弹性均匀杆，导出了对称简正模与反对称简正模的本征方程，给出各角频率值的近似式，并进行了讨论。     

基于Phyphox程序的“电磁感应定律”定量探究实验改进

法拉第电磁感应定律是高中物理电磁学部分的重点内容,由于缺乏定量实验的支撑,学生往往理解起来存在较大困难.基于Phyphox程序和自制实验教具,设计了一套高中物理实验仪器,不仅实现了定量探究,而且克服了现行实验方案的缺点,便于学生理解.     

智能手机中加速度计的原理及教学应用

智能手机传感器为物理教学带来了全新的教学方式. 对此, 笔者详细介绍了手机加速度计的工作原 理, 解决如何通过内部的弹簧 重物系统, 实现测量静止时手机所受的重力加速度. 而后, 将手机加速度计引入物理 教学中, 研究自由落体运动. 与传统教学相比, 智能手机传感器的引入使物理教学更形象、 更直观、 更有效率     

向心加速度公式的教具制作及其教学研究——基于Tracker和Phyphox软件的定量探究

从教具制作、定量实验探究和教学启示等三方面来探究匀速圆周运动的向心加速度公式,即利用自制教具探究向心加速度αc与圆周运动半径r和角速度ω之间的定量关系.实验发现,结果非常好地符合理论预期.最后讨论了该教具所蕴含的教学启示,可以将其设计成适合高中物理教学的验证性、探究性实验及课外科创活动,从而培养学生的科学探究能力、科学...     

基于Phyphox软件探究电梯中的超重和失重现象

本文基于Phyphox软件,在电梯中进行了称体重的实验.通过多角度拍摄和后期视频剪辑,该实验将电梯中的超重、失重现象和传感器数据同时呈现.该探究过程不仅实验现象清晰明了,而且实验过程可控,适用于常规课堂教学.     

基于智能手机研究无人机飞行高度与垂直速度

文章基于智能手机气压传感器和phyphox应用程序,研究无人机飞行高度与垂直速度,结果表明该方法具有较高可行性.通过增强物理实验趣味性,激发学生学习兴趣和探究欲望,加深学生对无人机垂直运动特性的理解.     

利用智能手机演示拍现象和人眼的三维视觉原理

探索了智能手机在大学物理实验中的两个应用,即演示拍现象和演示人眼的三维视觉原理。在智能手机上安装频率发生器APP,使手机同时输出两个频率接近的简谐声波,可以听到声音时大时小的声音上的拍现象;测量了拍频,证实了拍频等于两简谐振动的频率之差。用智能手机首先拍摄一张照片,然后平移6.0 cm,即大约人的两个瞳孔的距离,再拍摄一张照片;将这两张照片同时显示在智能手机上,将手机放入VR眼镜,可以通过VR眼镜观察到三维的图像,演示了人眼的三维视觉原理。     

局域模、简正模的李代数表示

本文介绍李代数的非简谐振子的表示。运用这样的表示可以方便地讨论局域模与简正模之关系及其半经典图象。     

基于智能手机研究电梯运行物理特性

电梯是高层建筑必不可少的垂直交通工具,乘坐舒适度逐渐成为民众关注焦点.针对乘坐电梯产生耳鸣的问题,基于智能手机气压传感器、加速度传感器和物理实验应用程序phyphox,对高层建筑电梯运行物理特性进行研究,结果表明电梯运行速度和加速度过大,导致气压的变化幅度及变化速率超过阈值范围,导致部分耳膜较为敏感住户产生耳鸣现象。根据实验结果调整优化电梯运行参数以后,乘客耳鸣问题得到解决,体现"从生活走向物理,从物理走向社会"。     

智能手机在物理教学中应用研究现状及展望

介绍了近几年国内外智能手机在物理实验和教育技术中的应用现状,并对这些实验思路和使用方法进行了梳理,总结了智能手机具有普及率高、测量精确、功能广泛等优点,然后根据国内实际情况对智能手机在物理教学中的应用前景进行了思考和展望.