庆龄数码测力平台.doc

第十届宋庆龄少年儿童发明奖少年儿童发明作品申报书作品名称： 实验探究数码测力平台 申 报 者： 李宇轩 肖湘峰 所在学校： 长沙市雅礼中学 长沙市稻田中学 学历类别：请在正确学历类别上画“”小学 初中 高中 作品性质类别：请在正确的类别上画“”个人作品 集体作品 我（们）确认：1、我（们）确认已认真阅读了通知并且同意遵守通知当中的内容。2、我（们）确认所申报资料的属实。3、我（们）确认授权主办单位比赛结束后，无偿合理使用相关申报材料（包括公开出版等，不要求退还）。同时本人亦享有公开发表该项目的权利。4、完全服从比赛评审委员会的各项协议。所有参赛选手必须同意并且遵守以上要求，申报者监护人必须签名确认以上后才能参赛。申报者签名（手签）： 监护人签名（手签）： 2014年 4 月 20 日 第九届宋庆龄少年儿童发明奖组织委员会绘制二一三年十二月申报者情况说明：个人项目只填第一作者情况，集体项目须填写每位作者的情况第一作者姓 名李宇轩性别男民族汉出生年月199712、8现学历类别小学 初中生 高中生年级高一学校全名长沙市雅礼中学 学校电话学校地址长沙市雨花区邮编410014家庭住址长沙市雨花区华雅家庭电二作者姓 名肖湘峰性别男民族汉出生年月199712、8现学历类别小学 初中生 高中生年级高一学校全名长沙市稻田中学学校电话学校地址长沙市雨花区邮编410014家庭住址雨花区时代阳光大道家庭电导教师姓 名性别年龄专业所 在 单 位职务（或职称）联系电话刘道丰男51物理长沙市二十六中中学高明放男54物理长沙市稻田中学中学高级82233322资格确认1上述申报者均为在校中学生。2本项目是申报者于2013年12月2日后完成的作品。 学校校长（负责人）签名： （手签） 所在学校盖章 2014 年 4 月 20 日作品情况作品名称实验探究数码测力平台作品摘要（500字以内）1、项目摘要实验探究数码测力平台是利用拉力传感器、压力传感器及模数转化器而制做的物理演示器材。它可同时精准测定滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力、磁场力、洛仑磁力还可以演示力的合力、分解、滑轮、浮力定律等力学演示实验。其结构合理、使用方便、数码演示、精准度高，在实验探究及科研领域中大有开发、推广价值。2、研究背景物理教学中测力的演示实验，一般是用弹簧秤来测，由于弹簧秤学生看不清示数、误差较大、稳定性不够，又不便于操作，实验现象不明显，特别是磁场力、洛仑磁力只能定性演示，无法定量精准测定。学生难以理解掌握这些内容。为突破这一教学难点，有必要设计制做一套更精准的测力实验器材。我们经过几个月的研究，利用拉力、压力传感器设计制做出了一套研究实验探究数显测力平台。3 、结构组成该装置由锂电池、拉力传感器、压力传感器、模数转化器2块、LED显示屏4块、滑块、小车、拉板、有机玻璃盒、升降杆、滑轮、套杆、量杯、烧杯、永久U型磁铁、导线、金属捧、电流表、可变电阻、平台、开关、物块等部件组成。4.创新点（1）、该实验装置操作相对稳定，使用方便；（2）、具有较高的科技含量，灵敏度高，测量结果准确，误差较小； （3）、通过显示屏，能直观得到待测力的大小； （4）、一机多用，可进行多种力的演示实验，是一套中学物理实验较完善的数码演示器材。作品设计思路该装置内置拉力传感器、压力传感器、模数转化器2块，方便精准测拉力与压力；LED显示屏4块可方便师生前后观察待测实捡数据；通过滑轮改变力的方向，方便测不同方向的力，实始验装置配测三种摩擦力套装配件、验证浮力定律套装配件、测磁场力套装配件、滑轮组配件。一机多用，可进行多种力的数码测定器材。作品应用的科学原理物体上绳的拉力或物体的压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算处理。CPU根据键盘命令以及程序将拉力输出到显示器。由于拉力与外力平衡，数显拉力的大小即为所测力大小。作品研制过程物理老师上物理课时，经常拿着弹簧秤来测各种力，弹簧秤指针指示很不稳定，力的读数很难观察准确、误差较大、实验现象不明显，难以形成学生对力概念的正确理解，还易造成待测力是随拉力变化而变化、产生力与物体运动速度有关的错觉。分析其原因是，此实验中，无法克服弹簧称的重力，手拉物体运动时，无法做到施力均匀，对此产生了很多凝问，引发了我们的好奇心，从当初只是不理解实验，到探究实验的可行性开始，发现传统的装置本身存在很多不完善的地方，由此产生了探索测力的最佳方法的构想，非常想设计制作一套更精准的测力实验器材，我与同伴进行了长期的探究，在网上订购各种测力传感器进行研究，了解传感器原理之后，再进行设计，我们在高桥建材市场、三湘市场买来配件、材料进行制作，遇到难题请老师指导，经过几个月的研究，利用拉力传感器设计制做出了一套研究出可同时测三种摩擦力的数码器材；后来实验中我们发现有时需要测压力，于是我们在平台内增加了一个压力传感器测力装罝，这一测力平台由此就比较完善了。它可精准测定滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力、磁场力、洛仑磁力；还可以演示力的合力、分解、滑轮组实验、浮力定律等力学演示实验。我们一步步地改进仪器，由测摩擦力到测量浮力，再到测量通电导线在磁场中的受力，每一步的改进对我们的思维都是一次拓展，特别在改进测量摩擦实验时，如何解决使用弹秤的不足时，从原实验中使用弹簧秤到实验中不使用弹簧秤，改原实验中拉滑块为不拉滑块而拉滑板；利用抽屉轨道控制拉板做直线运动；改测浮力时水外溢为内溢使实验更精准；利用反作用来方便测定磁场力等等。作品所提供的材料说明：申报材料均可为复印件。 作品附录（图纸、图表、照片等） 数据光盘或软盘材料请以附件形式提供,篇幅限两页以内，多余无效。作品与他人同类的比较组织单位审查及推荐意见经审查同意上报参加第八届宋庆龄少年儿童发明奖。我们已要求该作品作者所在学校对该作品做了资格审定，申报内容属实。组织单位负责人签名（手写）： 组织机构盖章 年 月 日一、1、测动摩擦力拉动滑板，改变如下各量，可测出不同情况下动摩擦力，探究动摩擦力的相关因素。各 量快拉慢拉面积减半改变接触面增加压力摩擦力示数N2.512522.523.4512.62、测静摩擦力因为细绳形变太小，拉动滑板时不能使滑块和滑板相对静止，我们采用了一条橡皮筋，这样能够把滑板放置不同位置，从而得到不同的静摩擦力的数值，说明静摩擦力随外力的改变而改变。3