科技辅导员创新成果竞赛项目研究报告
——基于数字化技术制作的力的合成规律的实验装置
摘 要：采用压力传感器，利用Arduino单片机控制，制作数字化拉力测力计，能定量探究力的合成时所遵循的平行四边形定则规律的实验装置，并详细介绍了实验装置的制作与应用过程。
关键词：探究、压力传感器、力的合成、平行四边形定则。
1 问题提出：
现行教材中，探究力的合成规律时，使用弹簧测力计来完成拉力的测量，如图1.1所示。弹簧测力计在使用时，存在较多的问题，例如力的大小的读数，测力计的校零，给实验带来比较大的误差。
我们采用数字化技术，量身定制了能够定量探究力的合成的平行四边形定则的实验装置，可以利用压力传感器测量拉力大小并直接在LCD屏上显示数据。
2 实验制作所需器材与程序准备
Arduino控制单片机1片、压力传感器及转换模块2套、LCD显示屏1个、亚克力板、铁丝、木材、导线、螺丝和胶水等。图2.1是压力传感器模块，用来测定装置对底座的压力；图2.2是HX711A/D转换模块，用来处理压力信号；图2.3是Arduino控制单片机，用来控制传感器测量物理量并将其在LCD屏上显示；如图2.4是本实验使用的桥式传感器配置图。
将用Arduino程序编辑软件编写的传感器控制及数据输出程序写入单片机，如图2.5所示是程序截图。
3 制作与应用
3.1简单制作
编写测试程序，对压力传感器进行校零。用铁丝制成测力钩，安装在压力传感器上，用电烙铁将压力传感器焊接上HX711转换模块，接入单片机。将压力传感器固定在木板上，用亚克力板和胶水封装，制成测力前端。将LCD显示屏接入单片机，并将LCD显示屏和单片机安装在亚克力板上。编写相应的测量程序，并写入单片机。在亚克力上端中间位置安装粘钩，将栓有两个细绳套的橡皮筋一端固定在粘钩上。如图3.1.1所示为该装置结构示意图，如图3.1.2所示为该装置实物图。
3. 2探究两个互成角度的力的合成规律
将装置放置在水平桌面上，接通电源，单片机运行初始化程序，将压力数值归零，LCD显示屏上显示两个力的示数均为零。使用两个测力计互成角度的将橡皮筋结点拉至某一位置，记录下结点位置O，并记录下两个拉力的大小和方向。改用一个测力计单独将结点拉至标记的位置O，记录下力的大小和方向，断开电源。
选择合适的标度，作出分力F1、F2和合力F的图示，看看三者间是什么关系。改变分力的大小和方向，重复上述步骤。如图3.2.1所示是学生的实验记录情况。通过多组实验，得出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则，即两力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，如图3.2.2所示。
4 结束语
本实验使用数字压力化传感器，快速准确的测定对橡皮筋的拉力，并在LCD屏上显示，改变了传统实验使用弹簧测力计实验方法，加快的实验的速度，提高的实验的精度，减小了实验的误差。
——基于数字化技术制作的力的合成规律的实验装置
摘 要：采用压力传感器，利用Arduino单片机控制，制作数字化拉力测力计，能定量探究力的合成时所遵循的平行四边形定则规律的实验装置，并详细介绍了实验装置的制作与应用过程。
关键词：探究、压力传感器、力的合成、平行四边形定则。
1 问题提出：
现行教材中，探究力的合成规律时，使用弹簧测力计来完成拉力的测量，如图1.1所示。弹簧测力计在使用时，存在较多的问题，例如力的大小的读数，测力计的校零，给实验带来比较大的误差。
我们采用数字化技术，量身定制了能够定量探究力的合成的平行四边形定则的实验装置，可以利用压力传感器测量拉力大小并直接在LCD屏上显示数据。
2 实验制作所需器材与程序准备
Arduino控制单片机1片、压力传感器及转换模块2套、LCD显示屏1个、亚克力板、铁丝、木材、导线、螺丝和胶水等。图2.1是压力传感器模块，用来测定装置对底座的压力；图2.2是HX711A/D转换模块，用来处理压力信号；图2.3是Arduino控制单片机，用来控制传感器测量物理量并将其在LCD屏上显示；如图2.4是本实验使用的桥式传感器配置图。
将用Arduino程序编辑软件编写的传感器控制及数据输出程序写入单片机，如图2.5所示是程序截图。
3 制作与应用
3.1简单制作
编写测试程序，对压力传感器进行校零。用铁丝制成测力钩，安装在压力传感器上，用电烙铁将压力传感器焊接上HX711转换模块，接入单片机。将压力传感器固定在木板上，用亚克力板和胶水封装，制成测力前端。将LCD显示屏接入单片机，并将LCD显示屏和单片机安装在亚克力板上。编写相应的测量程序，并写入单片机。在亚克力上端中间位置安装粘钩，将栓有两个细绳套的橡皮筋一端固定在粘钩上。如图3.1.1所示为该装置结构示意图，如图3.1.2所示为该装置实物图。
3. 2探究两个互成角度的力的合成规律
将装置放置在水平桌面上，接通电源，单片机运行初始化程序，将压力数值归零，LCD显示屏上显示两个力的示数均为零。使用两个测力计互成角度的将橡皮筋结点拉至某一位置，记录下结点位置O，并记录下两个拉力的大小和方向。改用一个测力计单独将结点拉至标记的位置O，记录下力的大小和方向，断开电源。
选择合适的标度，作出分力F1、F2和合力F的图示，看看三者间是什么关系。改变分力的大小和方向，重复上述步骤。如图3.2.1所示是学生的实验记录情况。通过多组实验，得出两个互成角度的力的合成规律：平行四边形定则，即两力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，如图3.2.2所示。
4 结束语
本实验使用数字压力化传感器，快速准确的测定对橡皮筋的拉力，并在LCD屏上显示，改变了传统实验使用弹簧测力计实验方法，加快的实验的速度，提高的实验的精度，减小了实验的误差。
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今日关键词：“儿童乐园·成都麓湖活水公园首开段穿水公园·Lab D+H”，这是第1306条。活水公园恰恰贯穿两个湖区，周边贯穿了十几个社区。他长约1.5公里，最窄的地方仅有40米宽。由于和湖区的高差限制，场地的高差有近五米，可以说，活水公园是一个线性的“壕沟”。这片线性滨水绿地与周边社区犬牙交错，却对周边居民缺少足够的吸引力。为了重新激活这个灰色峡谷，我们把探究的重点聚焦在城市地脉和文脉的关系上，通过打造一条人工的水互动公园，将“水到成都”的故事娓娓道来，去描绘孕育这座城市的自然基底。 “水到成都确有一个浪漫的传说。一个美丽的故事演绎着水到达成都的神秘过程。“水来自四姑娘山的融雪，一部分的水在海子停留，被分成两支水系，一支穿过岷江峡谷，到达都江堰。另外一支从冰斗湖，一层一层的沿着五色池叠落下来，最后在岷江沙洲中，渐渐形成水中环岛，岛中环水的复杂空间。”美丽的故事线逐步幻化为对自然的模仿，将堰渠、谷地、叠池与洲屿逐步演绎型成四个独特的水互动公园：分水公园、穿水公园、叠水公园、环水公园。为美好的设计飞得更远，点个赞吧！
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