法拉第电磁感应定量研究演示装置

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帖子创建于2023年09月27日 赛事案例分享 510 次浏览 1 个赞

#封面


一、参赛报名信息

参加赛项:第二十三届湖南省中小学信息素养提升实践活动创意智造

参赛组别:高中组

参赛选手:陈威、吴昕怡

学校名称:常德市德善学校

指导老师:李惠

二、创意来源

法拉第电磁感应定律在高中物理教材中既是重点也是难点,但教材对这一定律的得出是简单描述,教师在课堂上很难进行定量实验,学习者对这一规律的得出缺乏清晰地认识。为了解决这一问题,我们想设计一个既便于教师课堂教学,又可以使学习者可以根据定性实验得到定量结论,解决教材上原有实验无法实现定量测量的缺陷的装置。同时使学习者参与到实践中,能更科学、具体地理解法拉第电磁感应定律。

三、作品简介

该作品通过激光切割来切割并拼搭制作底座,同时结合3D打印制作线圈缠绕结构,利用mPython编写程序输入掌控板,连接电压传感器可以精确测量微小电压,通过按不同按键切换探究模式,可以定量探究法拉第电磁感应定律,电机在转动过程中带动磁铁做切割磁感线运动,此时线圈中产生的电压被电压传感器检测到,并将收集到的数据记录下来自动绘制成图表。

四、功能说明

通过mPython编写程序输入掌控板,连接电压传感器可以精确测量

微小电压,通过按不同按键切换探究模式,可以定量探究法拉第电

磁感应定律,电机在转动过程中带动磁铁做切割磁感线运动,此时线圈中产生的电压被电压传感器检测到,并将收集到的数据记录下来自动绘制成图表。

1.按下A键探究电动势与匝数N的关系

2.按下B键探究电动势与磁通量的关系

3.按下A+B键探究电动势与△t的关系

五、制作步骤

1.收集创意:根据赛事主题进行小组讨论与上网收集创意

2.确定主题:对收集到的创意进行小组讨论与评估,与老师商议可行性并确定作品的最终创意与实现的效果。

3.制定计划:制定作品方案,绘制作品思维导图、确定任务组成及组员分工、绘制结构图草、列举材料清单以及任务时间节点。

4.作品制作:作品制作包括结构搭建以及程序编写,结构的实现主要通过激光切割完成,在切割前绘制激光切割图纸。作品功能主要通过程序设计与电子元器件来实现,电机在转动过程中带动磁铁做切割磁感线运动,此时线圈中产生的电压被电压传感器检测到,并将收集到的数据记录下来绘制成图表。同时按不同的按键可切换探究模式,如线圈的匝数、切割运动的速度。


5.作品测试:在完成结构与程序部分后进行作品的测试与完善,不断优化作品的结构与程序。

6.作品文档的编辑:编写作品说明文档与PPT。


7.录制演示视频:练习如何进行作品的介绍与讲解并录制讲解视频。


六、硬件清单

编程软件:mPython

结构软件及制作机器:lasermaker激光切割软件、3D打印、3Done绘图、雷宇激光切割机

结构搭建器材:木板、3D打印耗材

电子硬件:掌控板、电机、电压传感器、按键传感器

七、作品图片