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题名融合Phyphox的声速测量实验改进与教学探究
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作者
陈廷芳
胡耀阳
潘宇婷
冯振华
夏冉
刘金梅
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机构
华东师范大学物理学院
合肥市第一中学
北京师范大学物理与天文学院
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出处
《物理教学探讨》
2026年第3期57-62,共6页
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基金
教育部产学合作协同育人项目“大学物理实验《量子计算物理》课程建设与教学资源共享”(231101318033235)
华东师范大学2025年度新时代教师队伍建设研究项目“数智化赋能新时代卓越教师专业成长的路径和策略研究”(HSJY202503)。
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文摘
超声法测声速实验是大学物理实验教学的核心内容,传统实验常用示波器观测测量,但示波器存在波形稳定性差、驻波非理想化及能量衰减不可视等局限,制约学生对驻波理论的理解。为此,结合驻波共振法,提出Phyphox软件与ESP32单片机结合的实验方案,构建智能化声速测量系统。硬件上,ESP32单片机集成高精度ADS1120模数转换模块,实现超声波信号稳定采集并降低噪声;软件上,通过Thonny开发嵌入式程序,借助Phyphox完成数据动态可视化采集;理论上,突破传统理想模型,建立含声波衰减系数与界面反射率的驻波方程,揭示声压幅值随传播距离的增加而衰减的规律。实验表明:与传统示波器相比,Phyphox-ESP32系统降低了误差,引入ADS1120后精度显著提升;系统通过实时波形迁移与能量衰减可视化,直观呈现驻波动态形成机制,解决传统实验观测缺陷与交互性不足的问题。为大学物理实验数字化提供低成本、高精度技术路径,同时也为中学物理实验教学提供了新思路,具有重要的应用价值。
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关键词
超声波声速测量
Phyphox
ESP32单片机
ads1120
驻波共振法
误差分析
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分类号
G633.7
[文化科学—教育学]
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