物理实验Plus移动学习平台效果的研究

利用智能手机来辅助传统的以课堂教学为主的学习方式,通过调查124名就读于我校化学工程学院大二学生填写的主观意见表,探讨使用智能手机是否可以增强学生物理实验学习效果。研究发现,智能手机是一个非常有用的工具,可以提供实验安全信息、管理要求、物理实验室仪器操作和数据处理方法等有关知识。然而对于如何写一份合格的实验报告并没有太大的指导性,这是由于每个实验老师的评价标准不同。与此同时,我们还发现男生比女生更乐于用智能手机学习。     

基于Tracker软件测量人体空气阻力系数的研究

空气阻力系数是计算空气阻力的一个重要参数,与物体的迎风面积、表面光滑程度和形状有关。由于人体是一个不规则的形状,其空气阻力系数一般较难得到。本文把人在荡秋千时的运动巧妙地近似为一个单摆的阻尼振动,运用智能手机和Tracker软件,通过拍摄人荡秋千的过程,拟合出人体作阻尼振动时振幅随时间的变化曲线,并根据阻尼振动的相关计算公式得到人体的空气阻力系数。     

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。     

基于APP的智能家居环境监测系统的设计与实现

设计并实现了一种基于APP的智能家居环境监测系统,实时监测室内CO、CO₂、O₃及PM2.5的浓度;当被检测气体或PM2.5浓度超过标准值时,系统会立即推送报警消息到用户的智能手机,提醒用户启动相应的空气净化程序对室内进行净化处理;系统利用MQ7、MG811、MQ131及GP2Y1010AU 4种气体检测传感器分别检测室内CO、CO₂、O₃及PM2.5的浓度,然后将污染气体及PM2.5浓度信息通过GPRS传送到后台服务器,智能手机端APP通过WIFI或3G查询后台服务器即可获取污染气体及PM2.5浓度信息;经实践证明,该系统所测得污染气体及PM2.5浓度的精确率达到98%,并能将浓度变化情况用曲线展示给用户,让用户方便及时地了解到室内环境状况。     

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%.     

用智能手机App Video Physics研究竖直平面内的圆周运动

本实验用智能手机App Video Physics追踪小球在竖直平面内做圆周运动的情况,研究了不同质量的小球从同一高度静止释放到达最低点的速度关系,研究了从不同高度静止释放小球的速度与运动轨迹之间的关系,计算了小球在圆形轨道上运动时的向心力、角速度,以及当小球与圆形轨道等高静止释放时小球的脱离点速度.     

基于分子印迹检测盒的智能手机血糖测定方法研究

建立了一种基于葡萄糖印迹检测盒的智能手机检测血液中葡萄糖的方法。以葡萄糖印迹试纸与显色剂构成检测盒,血液中的葡萄糖与检测盒中的葡萄糖印迹试纸产生特异性结合后,用氯仿洗脱杂质,在试纸表面加入显色剂使之反应显色,再用智能手机拍照并结合免费软件GIMP 2.8检测色度。结果表明,制备的分子印迹试纸对葡萄糖的吸附时间为5 min,最大吸附量为0.673 mg/片。检测的色度(H)与葡萄糖浓度的负对数(pC)呈良好的线性关系,线性方程为H=421-23.3pC,相关系数(r)为0.993。并进行了兔血中葡萄糖的测定和回收率试验,得方法回收率为91.8%～108%。相比于血糖仪,该方法检测成本低,使用更方便,结果满意。     

基于智能手机的纸微流控电化学农药检测芯片的研究

纸质微流控装置的出现为低成本化学分析提供了一种简单而实用的平台.本研究开发了一种基于浓差电池原理的新型电化学检测纸质芯片,通过智能手机的辅助实现了农药的检测.检测芯片由色谱纸喷蜡打印制作而成.加入样品与芯片上的预加试剂反应5 min,然后将丝网印刷的电极层置于芯片上,利用模具的重力作用使电极层与纸芯片的两极紧密接触,再通过智能手机的USB读取装置获取芯片的电位,并由电位-农药浓度关系得到检测结果.使用此芯片实现了农药敌百虫(三氯磷酸酯)的快速、简便、可自供电的电化学定量检测,检出限为0.89 μ mol/L.     

智能手机微孔板分析仪的开发与HSA的定量检测

研究开发了基于智能手机的便携式96微孔板检测技术与仪器,并利用所开发仪器实现了人血清白蛋白(HSA)的高通量快速定量检测。该文首次通过设计大孔径聚焦透镜和均匀面光源,利用智能手机实现了对通用96微孔板的全范围准确成像,结合开发的手机应用程序可实现对检测样本的自动分析。所开发分析仪对HSA标准样品的检测结果与酶标仪检测结果具有高度的线性关系,相关系数为0.989 3,证明其具有良好的准确性与可靠性。开发的分析仪的检测范围为21.45～60.06 g/L,对病人血清样品中HSA的检测结果与医院使用的生化分析仪检测结果一致,证明分析仪可用于临床中HSA的检测。该仪器具有成本低和体积小的特点,可推广至经济不发达地区、基层医疗机构和普通用户家中,对疾病的现场快速诊断具有重要意义。     

基于智能手机加速度和速度传感器刚体转动惯量的测量

将智能手机的加速度和速度传感器引入三线摆法测量刚体转动惯量实验中，使刚体摆动的周期性过程更加形象化，并通过手机自动绘制的“加速度-时间”和“速度-时间”图像获取刚体摆动周期，实现对刚体转动惯量的测量。实验结果表明，智能手机传感器测量数据合理，相对误差在实验允许范围内。将智能手机引入大学物理实验教学，不仅可以增强学生对新技术的认知，激发学生对新知识的渴望，而且可以拓展学生思维，培养学生创新精神。