利用智能手机外接温度传感器测定温度

作者:检测猫     发表时间:2022-03-27 22:03:07   浏览次数:47



  摘要:利用智能手机安装的温湿度检测APP和外接温度传感器,可以完成多种初中物理实验教学中的温度测定,并能够自动画出温度变化图像.结合无线同屏技术,将测量出的结果投影出来,方便教师开展多个与温度测量有关的实验教学.


  关键词:温度的测量;智能手机;APP;温度传感器热学实验


  在初中物理的实验教学中,探究晶体和非晶体的熔化与凝固规律、探究液体的沸腾特点、比较物质的比热容实验等,都需要利用温度计来测定研究对象的温度,通常还要通过测量的温度值画出研究对象的温度随时间的变化图像.在实际的教学过程中,往往由于传统温度计示数变化滞后、读数不方便等原因,导致实验比较麻烦,甚至会难以达成预想的实验效果.


  利用智能手机安装温湿度检测APP结合外接的温度传感器,可以定量测定温度,并自动绘制温度随时间的变化图像,方便完成中学物理教学中的很多热学探究实验.


  1智能手机温湿度检测APP的安装与温度传感器的连接


  在智能手机里下载温湿度检测程序(下载地址:http://pan.baidu.com/s/1kVyNyGf)并安装该程序.安装成功后,在手机桌面上出现如图1所示温湿度检测APP.将温度传感器通过大小头转接线接入手机的USB接口,运行温湿度检测APP,即可在运行界面上显示温度(如图2)


  该温度传感器探头采用DS18B20温度传感芯片,测量温度范围为-55℃至+125℃,范围内精度为±0.5℃.结合配套软件能够实现:实时显示当前温度值,实时显示温度变化曲线;支持左右拖动查看之前温度曲线,支持配置显示温度上下范围,温度列表显示.


  2利用无线同屏技术将手机显示内容投影出来


  为了方便学生观察手机屏幕显示出来的内容,可以利用无线同屏技术将手机屏幕画面同步显示在电脑屏幕或投影屏幕上,具体操作方法:


  2.1手机与电脑屏幕同屏的操作


  首先,在MirrorOp官网上下载Windows版本的Receiver和安卓版本的Sender,并分别安装在电脑和手机上;然后使手机和电脑处于同一局域网之内;最后同时在电脑和手机启动MirrorOp软件,即能实现同屏.


  2.2手机与投影屏幕同屏的操作


  要实现手机直接与投影仪同屏,首先要安装无线同屏器.笔者使用的是从某电商平台以138元购得的“海备思”同屏器.使用时,只需要连接电源并将同屏器插入投影仪或显示器的HDMI高清接口(如图3).同屏器自带无线网卡,能够发射出WiFi信号,当安卓手机利用Miracast技术实现屏幕镜像时,需要注意,由于行業内还没实现统一,不同手机品牌中,Miracast的名称有所不同,请查找手机设置中是否有Miracast、Allsharecast、ScreenMirroring、无线显示、屏幕共享、投射屏幕、多屏互动等设置项目.当开启无线显示功能,此时会出现手机附近能够接收手机屏幕的设备,选择需要推送的设备,即能实现安卓手机与选定的推送设备同屏.


  3利用温湿度检测APP完成的热学探究实验


  3.1演示水的沸腾实验


  器材:电水壶、220V电源、智能手机、温度传感器.


  操作:在电水壶里装适量的水,将温度传感器感温探头浸没在水中,打开电源开关,盖上盖子,开始加热;打开手机中的温湿度检测APP,即可观察到当前温度值,并自动绘制温度随时间的变化图像;当水沸腾时,虽然在持续加热,温度却保持不变;揭开盖子后,可以看到温度略有下降这说明了水表面气压降低,液体沸点也降低(如图4).


  3.2探究晶体和非晶体的熔化与凝固规律实验


  器材:电水壶、220V电源、大试管、铁架台、铁夹、智能手机、温度传感器、海波、石蜡、水.


  操作:在大试管里装入适量的海波,并将感温探头埋人海波中,利用电水壶对试管里的海波进行水浴法加热;打开手机中的温湿度检测APP,即可观察到当前海波的温度值和海波熔化过程温度随时间的变化图像(如图5),说明晶体在熔化过程中吸热,温度保持不变;将试管里的海波替换为石蜡,重复以上实验,可以得到石蜡熔化时的温度变化图像.


  3.3做功改变气体内能的实验


  器材:自制带排气阀的PVC储气罐[1]、打气筒、智能手机、温度传感器.


  操作:在PVC储气罐上钻直径为0.5cm的孔,将温度传感器感温探头从小孔插入PVC储气罐中,将孔隙用AB胶密封,静置3-5小时;打开手机中的温湿度检测APP,用打气筒通过充气阀向储气罐中打气,即可看到温度逐渐升高,说明压缩气体做功,内能增大;停止打气,温度保持不变;打开排气阀,放出储气罐里的空气,可以看到温度逐渐下降,说明气体膨胀做功,内能减小.(如图6)


  3.4比较物质的比热容实验


  器材:两个功率相同的电水壶、220V电源、智能手机、双通道温度传感器、食用油、水.


  操作:分别在两个电水壶里装入质量相等的水和食用油;将双通道温度传感器的两个感温探头分别浸没在水和食用油里,开始加热;打开手机中的温湿度检测APP,即可看到水和食用油的温度随加热时间的变化图像(如图7).由图像可知,吸收相同的热量,质量相同的水和食用油相比,温度升高的慢.


  结束语


  利用智能手机外接温度传感器能够十分方便地测量温度,提高了实验测量精确程度,并自动画出温度变化图像,为总结实验结论带来了便利;利用无线同屏技术,将手机上的读数同步显示到大屏幕上,让学生更直观地观察实验现象.


  作者:何琪荣


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