【2020】宅家做实验 | 水的冷却速度的变化

       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

网址：http://mindplus.cc/

         

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。

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冷却速度与温差有关。刘老师进入了科学与创客结合的新天地。

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