【2020】宅家做实验 | 水的冷却速度的变化
2020-02-011.2万
精华项目
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本项目利用Arduino Uno和DS18B20防水温度传感器采集数据，通过Mind+软件绘制水的冷却速度变化折线图。主要步骤包括制作表格、截图处理、上传背景图片、连接硬件和编写程序。最终结果展示了水的冷却速度是先快后慢的。这个项目适合STEM教育场景，帮助学生理解科学原理并提升编程技能。
 利用创客技术去辅助开展一些科学实验活动，是一种新的实验方式，也是非常理想的一种方式。它可以摆脱传统用手工记录、整理、加工数据的繁琐，同时还可以促进创客编程技术的应用转化。 本项目利用Arduino及防水温度传感器采集数据，Mind+软件将这些数据转化为显示在舞台上的一个个点，点与点无缝连接，从而绘制成了折线统计图。 本项目主要涉及知识点： 绘制表格(Word)； 截图（截屏软件）； 图片处理（Photoshop）； 温度传感器的使用； Mind+实时模式的使用； 画笔模块的使用。 演示视频 本案共采集了16分钟的数据，下文也将以16分钟时长为例介绍制作过程。你可以将时间设置更长，在制图和程序编写时进行参数修改即可。 软件准备  下载并安装Mind+ V1.6.2 硬件材料  Arduino Uno 1块  扩展板 1块  DS18B20 防水温度传感器套件 1套 制作过程 01 制作图片  打开Word软件，将在【页面布局】中将【纸张方向】设为【横向】； 插入一个16列25行的表格。  说明：纸张设为横向是为了好匹配Scartch舞台的比例； 横向设为16列，每格代表1分钟，共16分钟（0—16）； 纵向设为25行，一格代表4摄氏度，共100摄氏度（0—100）。  使用截图软件将表格截取下来  打开Photoshop软件，新建一个宽480像素高360像素的图片文件（和Scratch舞台的大小相同）  将截取的表格图片复制到该文件中进行处理， 并加上名称及数值，保存为JPG格式图片。 02 上传图片  打开Mind+ V1.6.2  切换为【实时模式】  在舞台背景区单击按钮，选择【上传背景】， 将处理好的图片设为舞台背景。  03 连接硬件  将温度传感器接到引脚5， 接上数据线连接到电脑USB口 04 编写程序  单击左下方【扩展】按钮  添加【主控板】：【Arduino Uno】  添加【传感器】：【DS18B20温度传感器】  添加【 功能模块】：【画笔】  单击【连接设备】，选择【COMx-Uno】  舞台上方显示"连接设备成功"  参考程序 说明：Scratch舞台分辨率为480*360，X坐标值范围为-240~240，Y坐标值范围为-180~180；所以，起点的X坐标值要设为-240，根据循环次数来计算每次应增加多少(循环次数*每次增加值=480)，以保证第16分钟时，画到了舞台最右边（X坐标值240）；Y坐标值要与采集到的温度值对应，使用了映射指令，将温度值0~100转换为Y坐标值-180~180。使用变量“温度值”，是为了让温度值可以显示在舞台的左上方。 上面的程序看似简单，但是融合了很多的知识点，感兴趣的朋友可参阅我之前的一些文章，特别是《跟数学老师学Scratch》系列教程。 05 实验分析 准备好一杯热水，将温度传感器的金属探头放入水中，点击“绿旗”开始进行测试。  实验结果 解读： 最左边有一段向上的线，是因为温度传感器刚放入水中，有一个传热过程，所以，做实验时可以等传感器放入水中一定的时间后，再点击“绿旗”开始检测。 观察上面的折线统计图，我们得出结论：水的冷却速度是先快后慢的。 原因是什么呢？有待大家继续深入学习。 欢迎大家关注我的微信公众号！ |
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