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[项目] 创客技术与科学课堂 | 导体与绝缘体(1)

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前 言  
       教科版小学科学四年级下册教材的第一单元是《电》,第五节内容是《导体和绝缘体》;其中在探究身边的哪些物体是导体或者绝缘体时,需要做一个实验。这个实验如果结合创客技术来完成,将是一个很好的STEAM项目。
      本文主要从知识层面进行描述,忽略了团建、展示等环节。本项目共设计了六个活动,分三次发布。

活动一 制作简易电压计
       测试一个物体是否是导体,只要将其串联一个电池,然后测试电路两端是否有电压就可以判断。而创客器材中,电压检测模块是比较容易获得的传感器。所以,制作一个简易电压计是一个较理想的方案。制作好后,我们可以进行测试各种电池电压的实验。
制图_看图王(1).jpg
(一)准备工作
(1)一台电脑,安装好Mind+ V1.62软件;
         软件下载网址:http://mindplus.cc/
微信图片_20200214141320.jpg
(2)硬件材料:
Arduino Uno 主控板   1块
IO扩展板   1块
电压检测模块   1个
鳄鱼夹线   2根
USB连接线   1根
(3)知识学习
电压检测模块产品文档:
使用串口输出传感器的值:

(二)硬件搭建

微信图片_20200214141311.jpg
(1)将主控板固定在一个绝缘体垫板上(以免静电或者短路损坏主控板,没有条件的可以使用干木板、瓦楞纸等)
微信图片_20200214141307.jpg
(2)装上扩展板
微信图片_20200214141316.jpg
(3)将鳄鱼夹线一头剪断,去皮,插入电压检测模块的接口。为了方便辨别,红色接入INPUT口(检测时接电路正极),绿色接入GND口(检测时接电路负极)。
微信图片_20200214141251.jpg
(4)电压检测模块的数据线接到扩展板的A0引脚
微信图片_20200214141236.jpg
(5)用USB线将主控板与电脑进行连接

三)编写程序

截图00.png

截图01.png

连接设备.jpg

(1)连接设备
         打开Mind+软件,切换为【上传模式】,在【连接设备】菜单下选择【COMx-Uno】进行连接。
过程04-1.jpg

截图03.png

截图04.png
(2)添加扩展模块
        单击左下方【扩展】按钮,在【主控板】中选择【Arduino Uno】,在【传感器】中选择【模拟电压检测模块】
简易电压计程序.png
(3)编写程序
       每隔0.5秒,让电压检测模块采集一次数据,并将数据输出到串口。
上传程序.jpg

(4)上传程序
        单击右上方【上传到设备】按钮,将程序上传到主控板。

(四)性能测试

        由于采用了串口输出法显示数据,测试时USB线要一直插在电脑上,并且让主控板与Mind+软件一直处于连接状态。
微信图片_20200214141336.jpg
(1)红色鳄鱼夹接触受测电池的正极,绿色鳄鱼夹接触受测电池的负极
打开串口.jpg
(2)单击【打开串口】按钮,该按钮在黑色小窗口的左下方
截图011.png
(3)查看测试结果

         从结果看,比较接近产品的标定输出电压值;说明电压计制作成功。

活动二  检测各种电池的电压
  
      制作好了电压计,我们可以利用它来检测常见的各种电池的电压值。

(一)准备工作

幻灯片1_看图王.JPG
(1)准备一些常见的电池,尽量使类型多样、使用状态各异
微信图片_20200215143547.jpg
(2)取出自制简易电压计,复习使用方法
空表.jpg
(3)根据准备的电池数量及属性制作一个统计表

(二)检测电压实验
微信图片_20200215144336.jpg
连接设备.jpg
打开串口.jpg
(1)启动简易电压计
        因为主控板已经保存了程序,不需要再重新编写或上传程序。将电压计连接电脑、打开Mind+软件、连接设备、打开串口后电压计即可开始工作。
微信图片_20200215145116.jpg

微信图片_20200215145110.jpg

微信图片_20200215145105.jpg
(2)依次检测各个电池的电压,并记录结果

(三)实验结果分析

实验结果.jpg
经过实验,我们可以得出一些结论:
(1)可充电电池的实测电压比标示的要高;(对电压要求高的电器慎用哦!)
(2)使用过的电池的电压比新的或充满电的电池要低;(玩具车跑着跑着会变慢就好理解了)
(3)......( 有待孩子们去发现)



欢迎关注本人公众号!

截图02.png



DFrJ5KYVQaH  中级技匠

发表于 2020-2-19 10:07:59

好贴子,学习了
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想成为蟑螂恶霸  见习技师

发表于 2020-3-3 11:44:40

很好的教学 顶一下
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gada888  版主

发表于 2020-3-10 21:36:52

好教程
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盐焗海盐  见习技师

发表于 2022-3-23 11:29:59

好牛啊!
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