利用智能手機(jī)外接溫度傳感器測(cè)定溫度

何其榮+趙興華

摘 要：利用智能手機(jī)安裝的溫濕度檢測(cè)APP和外接溫度傳感器，可以完成多種初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的溫度測(cè)定，并能夠自動(dòng)畫出溫度變化圖像.結(jié)合無(wú)線同屏技術(shù)，將測(cè)量出的結(jié)果投影出來(lái)，方便教師開(kāi)展多個(gè)與溫度測(cè)量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué).

關(guān)鍵詞：溫度的測(cè)量；智能手機(jī)；APP；溫度傳感器 熱學(xué)實(shí)驗(yàn)

在初中物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探究晶體和非晶體的熔化與凝固規(guī)律、探究液體的沸騰特點(diǎn)、比較物質(zhì)的比熱容實(shí)驗(yàn)等，都需要利用溫度計(jì)來(lái)測(cè)定研究對(duì)象的溫度，通常還要通過(guò)測(cè)量的溫度值畫出研究對(duì)象的溫度隨時(shí)間的變化圖像.在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，往往由于傳統(tǒng)溫度計(jì)示數(shù)變化滯后、讀數(shù)不方便等原因，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)比較麻煩，甚至?xí)y以達(dá)成預(yù)想的實(shí)驗(yàn)效果.

利用智能手機(jī)安裝溫濕度檢測(cè)APP結(jié)合外接的溫度傳感器，可以定量測(cè)定溫度，并自動(dòng)繪制溫度隨時(shí)間的變化圖像，方便完成中學(xué)物理教學(xué)中的很多熱學(xué)探究實(shí)驗(yàn).

1 智能手機(jī)溫濕度檢測(cè)APP的安裝與溫度傳感器的連接

在智能手機(jī)里下載溫濕度檢測(cè)程序（下載地址：http：//pan.baidu.com/s/1kVyNyGf）并安裝該程序.安裝成功后，在手機(jī)桌面上出現(xiàn)如圖1所示溫濕度檢測(cè)APP.將溫度傳感器通過(guò)大小頭轉(zhuǎn)接線接入手機(jī)的USB接口，運(yùn)行溫濕度檢測(cè)APP，即可在運(yùn)行界面上顯示溫度（如圖2）

該溫度傳感器探頭采用DS18B20溫度傳感芯片，測(cè)量溫度范圍為-55 ℃至+125℃，范圍內(nèi)精度為±0.5℃.結(jié)合配套軟件能夠?qū)崿F(xiàn)：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，實(shí)時(shí)顯示溫度變化曲線；支持左右拖動(dòng)查看之前溫度曲線，支持配置顯示溫度上下范圍，溫度列表顯示.

2 利用無(wú)線同屏技術(shù)將手機(jī)顯示內(nèi)容投影出來(lái)

為了方便學(xué)生觀察手機(jī)屏幕顯示出來(lái)的內(nèi)容，可以利用無(wú)線同屏技術(shù)將手機(jī)屏幕畫面同步顯示在電腦屏幕或投影屏幕上，具體操作方法：

2.1 手機(jī)與電腦屏幕同屏的操作

首先，在MirrorOp官網(wǎng)上下載Windows版本的Receiver和安卓版本的Sender，并分別安裝在電腦和手機(jī)上；然后使手機(jī)和電腦處于同一局域網(wǎng)之內(nèi)；最后同時(shí)在電腦和手機(jī)啟動(dòng)MirrorOp軟件，即能實(shí)現(xiàn)同屏.

2.2 手機(jī)與投影屏幕同屏的操作

要實(shí)現(xiàn)手機(jī)直接與投影儀同屏，首先要安裝無(wú)線同屏器.筆者使用的是從某電商平臺(tái)以138元購(gòu)得的“海備思”同屏器.使用時(shí)，只需要連接電源并將同屏器插入投影儀或顯示器的HDMI高清接口（如圖3）.同屏器自帶無(wú)線網(wǎng)卡，能夠發(fā)射出WiFi信號(hào)，當(dāng)安卓手機(jī)利用Miracast技術(shù)實(shí)現(xiàn)屏幕鏡像時(shí)，需要注意，由于行業(yè)內(nèi)還沒(méi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，不同手機(jī)品牌中，Miracast的名稱有所不同，請(qǐng)查找手機(jī)設(shè)置中是否有Miracast、Allshare cast、ScreenMirroring、無(wú)線顯示、屏幕共享、投射屏幕、多屏互動(dòng)等設(shè)置項(xiàng)目.當(dāng)開(kāi)啟無(wú)線顯示功能，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)手機(jī)附近能夠接收手機(jī)屏幕的設(shè)備，選擇需要推送的設(shè)備，即能實(shí)現(xiàn)安卓手機(jī)與選定的推送設(shè)備同屏.

3 利用溫濕度檢測(cè)APP完成的熱學(xué)探究實(shí)驗(yàn)

3.1 演示水的沸騰實(shí)驗(yàn)

器材：電水壺、220V電源、智能手機(jī)、溫度傳感器.

操作：在電水壺里裝適量的水，將溫度傳感器感溫探頭浸沒(méi)在水中，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，蓋上蓋子，開(kāi)始加熱；打開(kāi)手機(jī)中的溫濕度檢測(cè)APP，即可觀察到當(dāng)前溫度值，并自動(dòng)繪制溫度隨時(shí)間的變化圖像；當(dāng)水沸騰時(shí)，雖然在持續(xù)加熱，溫度卻保持不變；揭開(kāi)蓋子后，可以看到溫度略有下降這說(shuō)明了水表面氣壓降低，液體沸點(diǎn)也降低（如圖4）.

3.2 探究晶體和非晶體的熔化與凝固規(guī)律實(shí)驗(yàn)

器材：電水壺、220V電源、大試管、鐵架臺(tái)、鐵夾、智能手機(jī)、溫度傳感器、海波、石蠟、水.

操作：在大試管里裝入適量的海波，并將感溫探頭埋人海波中，利用電水壺對(duì)試管里的海波進(jìn)行水浴法加熱；打開(kāi)手機(jī)中的溫濕度檢測(cè)APP，即可觀察到當(dāng)前海波的溫度值和海波熔化過(guò)程溫度隨時(shí)間的變化圖像（如圖5），說(shuō)明晶體在熔化過(guò)程中吸熱，溫度保持不變；將試管里的海波替換為石蠟，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，可以得到石蠟熔化時(shí)的溫度變化圖像.

3.3 做功改變氣體內(nèi)能的實(shí)驗(yàn)

器材：自制帶排氣閥的PVC儲(chǔ)氣罐[1]、打氣筒、智能手機(jī)、溫度傳感器.

操作：在PVC儲(chǔ)氣罐上鉆直徑為0.5cm的孔，將溫度傳感器感溫探頭從小孔插入PVC儲(chǔ)氣罐中，將孔隙用AB膠密封，靜置3-5小時(shí)；打開(kāi)手機(jī)中的溫濕度檢測(cè)APP，用打氣筒通過(guò)充氣閥向儲(chǔ)氣罐中打氣，即可看到溫度逐漸升高，說(shuō)明壓縮氣體做功，內(nèi)能增大；停止打氣，溫度保持不變；打開(kāi)排氣閥，放出儲(chǔ)氣罐里的空氣，可以看到溫度逐漸下降，說(shuō)明氣體膨脹做功，內(nèi)能減小.（如圖6）

3.4 比較物質(zhì)的比熱容實(shí)驗(yàn)

器材：兩個(gè)功率相同的電水壺、220V電源、智能手機(jī)、雙通道溫度傳感器、食用油、水.

操作：分別在兩個(gè)電水壺里裝入質(zhì)量相等的水和食用油；將雙通道溫度傳感器的兩個(gè)感溫探頭分別浸沒(méi)在水和食用油里，開(kāi)始加熱；打開(kāi)手機(jī)中的溫濕度檢測(cè)APP，即可看到水和食用油的溫度隨加熱時(shí)間的變化圖像（如圖7）.由圖像可知，吸收相同的熱量，質(zhì)量相同的水和食用油相比，溫度升高的慢.

結(jié)束語(yǔ)

利用智能手機(jī)外接溫度傳感器能夠十分方便地測(cè)量溫度，提高了實(shí)驗(yàn)測(cè)量精確程度，并自動(dòng)畫出溫度變化圖像，為總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論帶來(lái)了便利；利用無(wú)線同屏技術(shù)，將手機(jī)上的讀數(shù)同步顯示到大屏幕上，讓學(xué)生更直觀地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.（附：筆者制作了該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)詳細(xì)操作的微課，微課的下載地址：http：//pan.baidu.com/s/1kV0Pj0N）

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙興華.做功改變氣體內(nèi)能實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器.2014（7/8）：65.