STEM测加速度

降落伞测速及数学问题（加速度，测试）

【教学目标】

?      科学

认识加速度，通过测量加速度，找到减少加速度的方法

?      技术

通过iPad编写程序测量加速度

?      工程

利用测量加速度的实验，修改自己的降落伞设计，完善自己的降落伞

?      数学

通过测量到的3轴加速度传感器的x、y、z加速度分量计算出加速度

【器材准备】

?      LightBlue Bean

?      iPad安装Bean Loader和Bean Console

【教学过程】

?                    任务一：测试仪器的组装认识和使用

1、认识LightBlue Bean

LightBlue Bean 是一款新型的Arduino兼容主控器，内置蓝牙4.0低功耗模块，有8个GPIO端口，一个3轴加速度传感器、温度传感器和RGB LED灯，支持无线编程，支持智能手机控制。

播放一段视频，介绍LightBlue Bean的作用。

2、iPad与LightBlue Bean连接实验

教师演示实验过程：

（1）打开Bean Loader；

（2）点击右上角的蓝牙图标，选择本组LightBlue Bean后面的Information按钮，选择Blink Bean；（LightBlue Bean的Led灯在不断的红绿蓝切换）

（3）选择Clear Sketch，清除程序，取消对LightBlue Bean的控制。

学生实验

3、运行第一个程序

打开样例程序BeanBlink，编译上传到LightBlue Bean。

void setup() {
}

void loop() {

 Bean.setLed(255, 0, 0);
  Bean.sleep(1000);      

 Bean.setLed(0, 255, 0);
  Bean.sleep(1000);

 Bean.setLed(0, 0, 255);
  Bean.sleep(1000);

 Bean.setLed(0, 0, 0);
  Bean.sleep(1000);
}

学生实验

4、读取温度实验

执行GetTemperature程序，利用Bean Console接收程序运行结果。

void setup() {
  Serial.begin();
}
void loop() {
  // Get the current ambient temperature in degrees Celsius with a range of -40 C to 87 C.
  int temperature = Bean.getTemperature();
 Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println(" C");
  Bean.sleep(3000);
}

学生实验

?                    任务二：认识加速度

1、定义

加速度（Acceleration）是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt，是描述物体速度变化快慢的物理量，通常用a表示，单位是m/s2。加速度是矢量，它的方向是物体速度变化（量）的方向，与合外力的方向相同。

2、生活中的加速度

举例如汽车发动时人向后仰、急刹车时人往前冲都是加速度的作用。

让学生说一说生活中的加速度。（游乐场许多项目）

?                    任务三：加速度的测量实验

1、加速度的测量

执行GetAcceleration程序，利用Bean Console接收程序运行结果。

void setup() {

   Serial.begin();  

}

void loop() {

  AccelerationReading acceleration = Bean.getAcceleration();

  String stringToPrint = String();

  stringToPrint = stringToPrint + "X: " + acceleration.xAxis + "\tY: " + acceleration.yAxis + "\tZ: " + acceleration.zAxis;

  Serial.println(stringToPrint);

  Bean.sleep(1000);

}

学生实验

2、加速度的计算：

执行MaxAcceleration程序，利用Bean Console接收程序运行结果。测试降落伞在下降过程中的最大加速度。

float m=0;

void setup() {

  Serial.begin();  

}

 

void loop() {

  AccelerationReading acceleration = Bean.getAcceleration();

  long x=acceleration.xAxis;

  long y=acceleration.yAxis;

  long z=acceleration.zAxis;

  float a=sqrt(x*x+y*y+z*z);

  if(a>m) m=a;

  String stringToPrint = String();

  stringToPrint = stringToPrint + "X: " + x + "\tY: " + y + "\tZ: " + z+" "+a+" "+m;

  Serial.println(stringToPrint);

  Bean.sleep(100);

}

学生实验

?                    任务四：如何减小加速度

1、小组讨论如何减小加速度

2、汇报、评价

3、修改设计

?                    任务五：实地测试

带学生到体操馆实地测试、修改设计。