[发明专利]内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法。

背景技术

随着实验教学的普及，现在越来越重视学生的动手能力及思维能力。但是，实际投入经费多，往往是一节课老师讲一个实验，一个班级的同学做相同的一个实验，模式僵化，教学方式呆板，而且学生进实验室时间又少，效果不理想。另外，很多教师使用网络教学，传授给学生知识的方式仍停留在“教”的基础上，学生实际动手能力不强。而一直以来，物理学就是以探索为学习手段的，让学生自己去探索、研究学习已经刻不容缓。

目前，国内尚无进行内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法的实验研究，因此，如何针对学生自己探索、研究物理力学知识，采用人机交互形式，模拟物理力学实验的真实场景，建立电子装置的学习系统和控制方法来帮助学生仿真操作物理力学实验，以方便、直观地呈现实验过程及实验结果，提高学生动手能力、思维能力、创新能力的电子装置以及实验过程、实验结果控制方法的实验研究，是教学领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种让学生自己探索、研究物理力学知识为出发点，采用人机交互形式，模拟物理力学实验的真实场景，通过本电子装置的学习系统和控制方法来帮助学生仿真操作物理力学实验，以方便、直观地呈现实验过程及实验结果，提高学生动手能力、思维能力、创新能力的电子装置。本发明的另一目的是提供了一种模拟物理力学实验场景以及实验过程、实验结果的控制方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

这种内置模拟物理力学实验场景的电子装置，其特殊之处在于，它包括：

一中央处理单元(MCU)，用于处理程式指令并执行相应运算；

一显示驱动电路，经总线连接于中央处理单元，支持单色LCD和真彩高分辨率LCD，用于显示图形、图像(视频、动画)、文字信息；

一存储单元，经总线连接于中央处理单元，用于存储用户信息、与物理力学实验相关的信息，如，实验课题、课件、器件图库及函数库；

一触摸屏及控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括触摸屏、手写笔；

一键盘控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括诸如键盘、鼠标；

一VGA视频输出接口，经总线连接于中央处理单元，并可外接投影机，用于将实验内容及过程通过投影机投影到大屏幕，便于演示和交流；

一USB通讯接口及供电电路，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接电脑，用于与电脑联接进行用户数据传输、系统升级；

一无线数据通讯接口，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接于其它用户，以实现点对点数据通讯和点对多数据群发通讯。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

这种实现上述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)创建并设置器件属性(步骤101)；

(2)判断是否运行(步骤102)；

(3)若步骤102的判断结果为否，则重新判断是否运行(步骤102)；

(4)若步骤102的判断结果为是，则调用Kernal函数根据运动对象的当前状态计算它的下一个状态(步骤103)；

(5)计算各物理参数的影响(步骤104)；

(6)对运动对象位置的修正(步骤105)后返回步骤103；

(7)得到运动对象新的状态，包括位置、速度、加速度、受力(步骤106)；

(8)判断是否达到每脉扫描次数(步骤107)；

(9)若步骤107的判断结果为否，则结束(步骤109)；

(10)若步骤107的判断结果为是，则经“调用redraw函数绘制运动对象，输出参数”(步骤108)转入结束(步骤109)。

所述步骤104中的各物理参数包括以下内容：

计算重力的影响；

计算电场的影响；

计算磁场的影响；

计算万有引力的影响；

计算弹簧的影响；

计算支撑体的影响；

计算点电荷的影响；

计算直线轨道的影响；

计算圆弧轨道的影响；

计算细绳的影响；

计算刚杆的影响；

计算钉子的影响；

计算滑轮的影响；

计算阻尼介质的影响。

模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：