CN101377890A - 内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及控制方法。电子装置包括分别经总线连接于中央处理单元的显示驱动电路、存储器、触摸屏及控制电路、键盘控制电路、VGA视频输出接口、USB通讯接口及供电电路、无线网络通讯接口。控制方法包括：创建并设置器件属性；判断是否运行；若为否，重新判断是否运行；若为是，则调用Kernal函数根据运动对象的当前状态计算它的下一个状态；计算各物理参数的影响；对运动对象位置的修正后返回；得到运动对象新的状态，包括位置，速度，加速度，受力；判断是否达到每脉扫描次数；若为否，结束；若为是，则经“调用redraw函数绘制运动对象，输出参数”转入结束。

Description

内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法。

背景技术

随着实验教学的普及，现在越来越重视学生的动手能力及思维能力。但是，实际投入经费多，往往是一节课老师讲一个实验，一个班级的同学做相同的一个实验，模式僵化，教学方式呆板，而且学生进实验室时间又少，效果不理想。另外，很多教师使用网络教学，传授给学生知识的方式仍停留在“教”的基础上，学生实际动手能力不强。而一直以来，物理学就是以探索为学习手段的，让学生自己去探索、研究学习已经刻不容缓。

目前，国内尚无进行内置模拟物理力学实验场景的电子装置及其控制方法的实验研究，因此，如何针对学生自己探索、研究物理力学知识，采用人机交互形式，模拟物理力学实验的真实场景，建立电子装置的学习***和控制方法来帮助学生仿真操作物理力学实验，以方便、直观地呈现实验过程及实验结果，提高学生动手能力、思维能力、创新能力的电子装置以及实验过程、实验结果控制方法的实验研究，是教学领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处，提供一种让学生自己探索、研究物理力学知识为出发点，采用人机交互形式，模拟物理力学实验的真实场景，通过本电子装置的学习***和控制方法来帮助学生仿真操作物理力学实验，以方便、直观地呈现实验过程及实验结果，提高学生动手能力、思维能力、创新能力的电子装置。本发明的另一目的是提供了一种模拟物理力学实验场景以及实验过程、实验结果的控制方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

这种内置模拟物理力学实验场景的电子装置，其特殊之处在于，它包括：

一中央处理单元(MCU)，用于处理程式指令并执行相应运算；

一显示驱动电路，经总线连接于中央处理单元，支持单色LCD和真彩高分辨率LCD，用于显示图形、图像(视频、动画)、文字信息；

一存储单元，经总线连接于中央处理单元，用于存储用户信息、与物理力学实验相关的信息，如，实验课题、课件、器件图库及函数库；

一触摸屏及控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括触摸屏、手写笔；

一键盘控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括诸如键盘、鼠标；

一VGA视频输出接口，经总线连接于中央处理单元，并可外接投影机，用于将实验内容及过程通过投影机投影到大屏幕，便于演示和交流；

一USB通讯接口及供电电路，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接电脑，用于与电脑联接进行用户数据传输、***升级；

一无线数据通讯接口，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接于其它用户，以实现点对点数据通讯和点对多数据群发通讯。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：

这种实现上述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

(1)创建并设置器件属性(步骤101)；

(2)判断是否运行(步骤102)；

(3)若步骤102的判断结果为否，则重新判断是否运行(步骤102)；

(4)若步骤102的判断结果为是，则调用Kernal函数根据运动对象的当前状态计算它的下一个状态(步骤103)；

(5)计算各物理参数的影响(步骤104)；

(6)对运动对象位置的修正(步骤105)后返回步骤103；

(7)得到运动对象新的状态，包括位置、速度、加速度、受力(步骤106)；

(8)判断是否达到每脉扫描次数(步骤107)；

(9)若步骤107的判断结果为否，则结束(步骤109)；

(10)若步骤107的判断结果为是，则经“调用redraw函数绘制运动对象，输出参数”(步骤108)转入结束(步骤109)。

所述步骤104中的各物理参数包括以下内容：

计算重力的影响；

计算电场的影响；

计算磁场的影响；

计算万有引力的影响；

计算弹簧的影响；

计算支撑体的影响；

计算点电荷的影响；

计算直线轨道的影响；

计算圆弧轨道的影响；

计算细绳的影响；

计算刚杆的影响；

计算钉子的影响；

计算滑轮的影响；

计算阻尼介质的影响。

模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建若干个相同的实验中表示炸弹的小球重叠置于一定高度处，且分别对若干个小球给定初速度，且设置运行时显示轨迹，将第六个小球添加实验中飞机贴图(步骤1011)；

(2)创建辅助点，其方向是水平的，大小对应的是贴图对象运行的速度，创建阻尼介质来模拟真实环境的空气阻力(步骤1012)；

(3)用程序编辑器来编辑一段控制代码来控制运动对象在运行过程中的状态(步骤1013)。

模拟飞机在真实环境下投弹的实验编辑器的步骤1013进一步包括以下步骤：

(1)实验开始，转下一步骤时分为三路(步骤201)；

(2)运动对象1.fy＝9.8(步骤202)；

(3)判断t是否大于等于1(步骤203)；

(4)若步骤203的判断结果为否，则返回步骤202；

(5)若步骤203的判断结果为是，运动对象1.fy＝0(步骤204)；

(6)判断运动对象1.y是否小于零(步骤205)；

(7)若步骤205的判断结果为否，则返回步骤204；

(8)若步骤205的判断结果为是，运动对象1.y＝0；运动对象1.fy＝0，运动对象1.vx＝0；运动对象1.vy＝0(步骤206)；

(9)结束(步骤228)；

(10)承接步骤201进入运动对象2.fy＝9.8(步骤207)；

(11)判断t是否大于等于2(步骤208)；

(12)若步骤208的判断结果为否，则返回步骤207；

(13)若步骤208的判断结果为是，运动对象2.fy＝0(步骤209)；

(14)判断运动对象2.y是否小于0(步骤210)；

(15)若步骤210的判断结果为否，则返回步骤209；

(16)若步骤210的判断结果为是，运动对象2.y＝0；运动对象2.fy＝0；运动对象2.vx＝0；运动对象2.vy＝0(步骤211)；

(17)结束(步骤228)；

(18)承接步骤201进入运动对象3.fy＝9.8(步骤212)；

(19)判断t是否大于等于3(步骤213)；

(20)若步骤213的判断结果为否，则返回步骤212；

(21)若步骤213的判断结果为是，运动对象3.fy＝0(步骤214)；

(22)判断运动对象3.y是否小于0(步骤215)；

(23)若步骤215的判断结果为否，则返回步骤214；

(24)若步骤215的判断结果为是，运动对象3.y＝0；运动对象3.fy＝0；运动对象3.vx＝0；运动对象3.vy＝0(步骤216)；

(25)结束(步骤228)；

(26)承接步骤201进入运动对象4.fy＝9.8(步骤217)；

(27)判断t是否大于等于4(步骤218)；

(28)若步骤218判断结果为否，则返回步骤217；

(29)若步骤218的判断结果为是，运动对象4.fy＝0(步骤219)；

(30)判断运动对象4.y是否小于0(步骤220)；

(31)若步骤220的判断结果为否，则返回步骤219；

(32)若步骤220的判断结果为是，运动对象4.y＝0；运动对象4.fy＝0；运动对象4.vx＝0；运动对象4.vy＝0(步骤221)；

(33)结束(步骤228)；

(34)承接步骤201进入运动对象5.fy＝9.8(步骤222)；

(35)判断t是否大于等于5(步骤223)；

(36)若步骤223的判断结果为否，则返回步骤222；

(37)若步骤223的判断结果为是，运动对象5.fy＝0(步骤224)；

(38)判断运动对象5.y是否小于0(步骤225)；

(39)若步骤225的判断结果为否，则返回步骤224；

(40)若步骤225的判断结果为是，运动对象5.y＝0；运动对象5.fy＝0；运动对象5.vx＝0；运动对象5.vy＝0(步骤226)；

(41)运动对象1.vy＝0(步骤227)；

(42)结束(步骤228)。

验证牛顿第一定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建三个各参数相同的运动对象(步骤3011)；

(2)创建三条参数相同轨道A、B、C，给轨道A添加大阻尼介质，轨道B添加较小阻尼介质，轨道C不添加阻尼介质(步骤3012)。

验证牛顿第一定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动对象的轨迹，验证牛顿第一定律(步骤3013)。

验证牛顿第二定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量分别为1kg、2kg、3kg的运动对象A、B、C，对应的分别施以2牛顿、2牛顿、3牛顿的水平外力(步骤3021)；

(2)对每个运动对象加以动态注释来分别显示的加速度大小(步骤3022)。

验证牛顿第二定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动对象加速度与质量，外力的影响，验证牛顿第二定律(步骤3023)。

验证胡克定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量分别为1kg的运动对象，且运行时不考虑重力影响，同时创建一弹簧，倔强系数为100牛/米，原长为0.8米，一端接运动对象，另一端置于坐标原点上(步骤401)；

(2)对弹簧做弹簧的伸长长度和弹力的动态注释(步骤402)。

验证胡克定律实验场景的步骤102进一步包括以下步骤：

(1)拖动运动对象(步骤403)。

验证胡克定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析弹力与倔强系数，弹簧伸长长度的影响，验证胡克定律(步骤404)。

模拟万有引力实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量为6e24kg，半径为5.0e6米的运动对象来模拟地球，且置于原点，运动时不考虑重力，只考虑运动对象间万有引力(步骤501)；

(2)创建水平初速度为7900米/秒，且坐标置于(0，6450000)(步骤502)；

(3)创建辅助点矢量，辅助点动态显示人造卫星水平方向的速度，矢量比例设置为4000(步骤503)；

(4)拖动辅助点箭头，调节人造卫星的水平初速度(步骤504)。

模拟万有引力实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动物体间的引力关系，验证万有引力(步骤505)。

模拟机械能守恒实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建运动对象，置于20米高度(步骤601)；

(2)变量编辑器来创建运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤602)；

(3)创建辅助点来表示运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤603)。

模拟机械能守恒实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析总机械能与重力势能、动能三者之间的影响，验证机械能守恒(步骤604)。

模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建两个质量相同的运动对象，用两根绳子分别挂起置于同一个高度(步骤701)；

(2)将其中一个小球拉到一定高度(步骤702)。

模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)通过观察两个运动对象的运动过程，分析完全弹性碰撞的现象(步骤704)。

模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建一个正的点电荷(步骤801)；

(2)在点电荷周围创建一圈带电的运动对象，且在试验中设置不考虑运动对象之间的电荷吸引力；并且在运动对象的动态显示里面选中显示合外力(步骤802)。

模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤102进一步包括以下步骤：

(1)拖动带电运动对象(步骤803)。

模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)通过观察各运动对象的合外力来观察带电小球在点电荷场中的影响(步骤804)。

模拟回旋例子加速器实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)在不考虑重力的情况下，创建一个大小为3特斯拉，方向是垂直向外的矩形匀强磁场，再创建两个大小都为10牛/库，方向分别为90度和270度的匀强电场置于磁场中，创建电量为1库仑，初速度为0的运动对象置于其中，运动对象的动态设置中显示合力矢量(步骤901)。

模拟回旋例子加速器实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)观察试验的运动轨迹以及运动对象上的箭头的大小和方向(步骤902)。

本发明相比现有技术，具有如下优点：

1、不受实验条件、环镜、实验仪器不足、设备欠缺的限制，可以随时随地进行模拟实验。

2、实验过程中运用图像、文字、投影、动画等结合的方式，直观、生动、形象的展现实验过程，有利于学生观察、分析、研究、理解物理知识。

3、打破传统的老师以“教”为主为学习模式，让学生自已动手研究、探索问题，有效提高学生实践能力、动手能力、动脑能力。

4、模拟真实物理实验场景，激发学生的学习兴趣，提高学生学习、探索物理知识的积极性。

附图说明

图1是本发明内置模拟物理力学实验场景的电子装置的电路方框图。

图2是本发明控制方法的流程所依托的硬件平台的电路方框图。

图3是本发明内置模拟物理力学实验场景控制方法的主流程图。

图4是本发明内置模拟物理力学平台模拟飞机在真实环境下投弹的实验场景的流程图。

图5是本发明内置模拟物理力学平台模拟飞机在真实环境下投弹的实验编辑器流程图。

图6～图10是利用物理力学平台做模拟飞机在真实环境下投弹的实验场景的操作界面示意图。

图11是本发明内置模拟物理力学平台验证牛顿第一定律实验场景的流程图。

图12～图14是利用物理力学平台验证牛顿第一定律实验场景的操作界面示意图。

图15是本发明内置模拟物理力学平台验证牛顿第二定律实验场景的流程图。

图16～图17是利用物理力学平台验证牛顿第二定律实验场景的操作界面示意图。

图18是利用物理力学平台验证胡克定律实验场景的流程图。

图19是利用物理力学平台验证胡克定律实验场景的操作界面示意图。

图20是利用物理力学平台验证万有引力实验场景的流程图。

图21～图22是利用物理力学平台验证人造地球卫星实验场景的操作界面示意图。

图23是利用物理力学平台验证机械能守恒实验场景的流程图。

图24～图25是利用物理力学平台验证机械能守恒实验场景的操作界面示意图。

图26是利用物理力学平台验证完全弹性碰撞实验场景的流程图。

图27是利用物理力学平台验证完全弹性碰撞实验场景的操作界面示意图。

图28是利用物理力学平台验证带电小球在点电荷电场中的受力实验场景的流程图。

图29是利用物理力学平台验证带电小球在点电荷电场中的受力实验场景的操作界面示意图。

图30是利用物理力学平台验证回旋粒子加速器实验场景的流程图。

图31～图32是利用物理力学平台验证回旋粒子加速器实验场景的操作界面示意图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

请参阅图1所示，该电子装置包括中央处理单元(MCU)，用于处理程式指令并执行相应运算；分别经总线连接于中央处理单元(MCU)的显示驱动电路，用于显示图形、图像(视频、动画)、文字等信息；存储器，用于存储用户信息、与物理力学实验相关的信息，如，实验课题、课件、器件图库及函数库等；触摸屏及控制电路，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括触摸屏、手写笔等；键盘控制电路，用于接收用户输入及操作指令，其输入装置包括诸如键盘、鼠标等；VGA视频输出接口，外接投影机，用于将实验内容及过程通过投影机投影到大屏幕，便于演示和交流；USB通讯接口及供电电路，经总线外接电脑，用于与电脑联接进行用户数据传输、***升级；无线网络通讯接口，经总线与其它用户点对点数据通讯和点对多数据群发通讯，用于实现点对点数据通讯和点对多数据群发通讯。所述电子装置可以是掌上型电脑(HPC)、电子词典的一种。

请参阅图2所示，分项说明如下：

显示------采用65536万色LCD，通过16根数据线(RGB565)与CPU相连，CPU控制LCD显示情况。

触摸屏----采用四线电阻式触摸，当手指接触屏幕，两层ITO导电层出现一个接触点，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比，即可得触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是电阻技术触摸屏的基本原理。

NANDFLASH：词典数据的存储，底层程序，驱动的存储，留给用户的下载空间。开机直接启动NANDFLASH，把驱动程序，底层程序加载到初始化OK的SDRAM中，启动整个***。

SDRAM---采用双片16M的SDRAM，通过32根数据线与CPU相连，主要负责***的加载，数据程序缓存。

摄像：采用130万象素CMOS SENSOR，可以拍照，录像。与TFT LCD相对比，CMOS SENSOR和TFT LCD正好是一对最佳拍档。就如摄像机与电视机是最佳拍档一样，摄像技术是通过透镜成像于感光元件表面，通过扫描方式从感光元件上的光强信号转换为电信号，加上同步信号，传输出来送到电视机，电视机则将摄像设备送过来的信号按照相同的同步方式，用扫描的方式，将摄像感光元件表面的光强度进行重现。CMOS SENSOR与TFT LCD，一个是将画面实时地传送出来，一个是实时地显示出来，所以，在接口方面有相似之处。不过，由于CMOS SENSOR的输出引脚相对较少，是8位，而TFT LCD数据线16位，所以在CMOS输出时只能一个基色一个基色地传送，而LCD则是一个像素一个像素地传送。所以CPU在***中起的作用是将一个基色一个基色的信号存储于FIFO中，处理后形成文件或变换成LCD的数据格式直接向LCD传送。

TV-interface--1.GPU把显示的数据，资料送到显存(就是显示内存)处理。

从显存进入Digital Analog Converter(中文是“数模转换器”)中，资料转换的工作(把0和1转换成图像)。

从DAC通过TV-interface接口进入显示器。

所述VGA视频输出接口电路，主要包括高速DA转换器件，由指定的MCU芯片把RGB数字信号转换成模拟信号，经过简单***电路，变成TV-interface，指定的MCU芯片主要作用把数字信号变成模拟信号。

请参阅图3所示，该电子装置的控制方法，包括以下步骤：

(1)创建并设置器件属性(步骤101)；

(2)判断是否运行(步骤102)；

(3)若步骤102的判断结果为否，则重新判断是否运行(步骤102)；

(4)若步骤102的判断结果为是，则调用Kernal函数根据运动对象的当前状态计算它的下一个状态(步骤103)；

(5)计算各物理参数的影响(步骤104)；

(6)对运动对象位置的修正(步骤105)后返回步骤103；

(7)得到运动对象新的状态，包括位置、速度、加速度、受力(步骤106)；

(8)判断是否达到每脉扫描次数(步骤107)；

(9)若步骤107的判断结果为否，则结束(步骤109)；

(10)若步骤107的判断结果为是，则经“调用redraw函数绘制运动对象，输出参数”(步骤108)转入结束(步骤109)。

所述步骤104中的各物理参数包括以下内容：

计算重力的影响；

计算电场的影响；

计算磁场的影响；

计算万有引力的影响；

计算弹簧的影响；

计算支撑体的影响；

计算点电荷的影响；

计算直线轨道的影响；

计算圆弧轨道的影响；

计算细绳的影响；

计算刚杆的影响；

计算钉子的影响；

计算滑轮的影响；

计算阻尼介质的影响。

图4～图10示出了利用物理力学平台做模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的实施例。

请参阅图4所示，模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建若干个相同的实验中表示炸弹的小球重叠置于一定高度处，且分别对若干个小球给定初速度，且设置运行时显示轨迹，将第六个小球添加实验中飞机贴图(步骤1011)；

(2)创建辅助点，其方向是水平的，大小对应的是贴图对象运行的速度，创建阻尼介质来模拟真实环境的空气阻力(步骤1012)；

(3)用程序编辑器来编辑一段控制代码来控制运动对象在运行过程中的状态(步骤1013)；

模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)观察炸弹在空中的位置关系，观察炸弹落地点的关系(步骤1061)；

(2)结束(步骤109)。

请参阅图5所示，模拟飞机在真实环境下投弹的实验编辑器的步骤1013进一步包括以下步骤：

(1)实验开始，转下一步骤时分为三路(步骤201)；

(2)运动对象1.fy＝9.8(步骤202)；

(3)判断t是否大于等于1(步骤203)；

(4)若步骤203的判断结果为否，则返回步骤202；

(5)若步骤203的判断结果为是，运动对象1.fy＝0(步骤204)；

(6)判断运动对象1.y是否小于零(步骤205)；

(7)若步骤205的判断结果为否，则返回步骤204；

(8)若步骤205的判断结果为是，运动对象1.y＝0；运动对象1.fy＝0，运动对象1.vx＝0；运动对象1.vy＝0(步骤206)；

(9)结束(步骤228)；

(10)承接步骤201进入运动对象2.fy＝9.8(步骤207)；

(11)判断t是否大于等于2(步骤208)；

(12)若步骤208的判断结果为否，则返回步骤207；

(13)若步骤208的判断结果为是，运动对象2.fy＝0(步骤209)；

(14)判断运动对象2.y是否小于0(步骤210)；

(15)若步骤210的判断结果为否，则返回步骤209；

(16)若步骤210的判断结果为是，运动对象2.y＝0；运动对象2.fy＝0；运动对象2.vx＝0；运动对象2.vy＝0(步骤211)；

(17)结束(步骤228)；

(18)承接步骤201进入运动对象3.fy＝9.8(步骤212)；

(19)判断t是否大于等于3(步骤213)；

(20)若步骤213的判断结果为否，则返回步骤212；

(21)若步骤213的判断结果为是，运动对象3.fy＝0(步骤214)；

(22)判断运动对象3.y是否小于0(步骤215)；

(23)若步骤215的判断结果为否，则返回步骤214；

(24)若步骤215的判断结果为是，运动对象3.y＝0；运动对象3.fy＝0；运动对象3.vx＝0；运动对象3.vy＝0(步骤216)；

(25)结束(步骤228)；

(26)承接步骤201进入运动对象4.fy＝9.8(步骤217)；

(27)判断t是否大于等于4(步骤218)；

(28)若步骤218判断结果为否，则返回步骤217；

(29)若步骤218的判断结果为是，运动对象4.fy＝0(步骤219)；

(30)判断运动对象4.y是否小于0(步骤220)；

(31)若步骤220的判断结果为否，则返回步骤219；

(32)若步骤220的判断结果为是，运动对象4.y＝0；运动对象4.fy＝0；运动对象4.vx＝0；运动对象4.vy＝0(步骤221)；

(33)结束(步骤228)；

(34)承接步骤201进入运动对象5.fy＝9.8(步骤222)；

(35)判断t是否大于等于5(步骤223)；

(36)若步骤223的判断结果为否，则返回步骤222；

(37)若步骤223的判断结果为是，运动对象5.fy＝0(步骤224)；

(38)判断运动对象5.y是否小于0(步骤225)；

(39)若步骤225的判断结果为否，则返回步骤224；

(40)若步骤225的判断结果为是，运动对象5.y＝0；运动对象5.fy＝0；运动对象5.vx＝0；运动对象5.vy＝0(步骤226)；

(41)运动对象1.vy＝0(步骤227)；

(42)结束(步骤228)。

请参阅图6～图10所示，通过力学平台模拟飞机在真实环境下投弹的实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

请参阅图6所示，在图象输出区画出模拟真实器材的实验器件：

实现方法：

①触摸笔选择“运动对象”按钮；

②调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出小球图象；

③再使用复制、粘贴工具连续添加五个；

④使六个运动对象在同一位置重叠；

请参阅图7所示，画完运动对象后，分别对六个运动对象定义变量、显示运动轨迹，并将第六个运动对象添加贴图，***调用redraw函数，输出参数，运用算法自动记录定义的变量，并在图象输出区画出贴图。

请参阅图8所示，点击“菜单”中的“辅助点”，进行相关的设置后，***运用算法在图象输出区画出辅助点图片，并且可以拖动辅助点来改变它的数值。

请参阅图9所示，点击“阻尼介质”按钮，模拟真实环境中的空气阻力，***运用算法，自动生成阻尼介质的图片。

请参阅图10所示，用程序编辑器来编辑一段控制代码来控制运动对象在运行过程中的状态，点击“运行”按钮，***在图象输出区模拟真实场景中的飞机投弹实验，飞机投下来的炸弹因为之前设置的阻尼介质模拟了真实环境中的空气阻力因素，所以运行轨迹是不规律的，***运用算法自动处理程序编辑器中的程序，动态的显示整个实验过程，并调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区输出实验结果图象。

图11～图14示出了利用物理力学平台验证牛顿第一定律实验场景的实施例。

牛顿第一定律：“一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。”

请参阅图11所示，验证牛顿第一定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建三个各参数相同的运动对象(步骤3011)；

(2)创建三条参数相同轨道A、B、C，给轨道A添加大阻尼介质，轨道B添加较小阻尼介质，轨道C不添加阻尼介质(步骤3012)。

验证牛顿第一定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动对象的轨迹，验证牛顿第一定律(步骤3013)。

请参阅图12～图14所示，通过平台验证牛顿第一定律实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

请参阅图12所示，新建一个实验，添加三个倾斜的直线轨道、三个水平的直线轨道、三个起始角240度，终止角270度的圆弧轨道，所有轨道的摩擦系数都为0，把这九个轨道分别连接起来，***调用redraw函数，输出参数，在图象输出区画出轨道连接后的图象。

请参阅图13所示，添加三个质量、半径相同的运动对象，放在高度相同的轨道上，在第一组轨道上添加一个阻力较大的阻尼介质；在第二组轨道上添加一个阻力较小的阻尼介质；在每组轨道上添加上文本注释以便做出区分，***调用redraw函数，输出参数，在图象输出区画出所有器件的图象；这样，第一组轨道阻力较大，第二组轨道阻力较小，第三组轨道没有受到阻力的作用。

请参阅图14所示，运行实验，观察三个运动对象的运动状态，***调用redraw函数，输出参数，在图象输出区画出实验效果图；可以看到，因为第一组轨道有较大的阻力，所以第一个运动对象很快就停止下来；第二组轨道阻力较小，第二个运动对象运行的距离比第一个运动对象稍远；第三组轨道上没有任何阻力，所以第三个运动对象可以一直运动下去，不会停止；运用力学实验平台可以很容易的验证牛顿第一定律。

图15～图17示出了利用物理力学平台验证牛顿第二定律实验场景的实施例。

牛顿第二定律：“物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。”讲述了力与加速度的关系。简单的说，就是F＝ma。在力学实验平台中，我们通过在运动对象上施加一个人为外力的方法来研究外力与运动对象加速度的关系。做这个实验的目的，是构件出这个物理模型，引导您自己去探索其中的关系。

请参阅图15所示，验证牛顿第二定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量分别为1kg、2kg、3kg的运动对象A、B、C，对应的分别施以2牛顿、2牛顿、3牛顿的水平外力(步骤3021)；

(2)对每个运动对象加以动态注释来分别显示的加速度大小(步骤3022)。

验证牛顿第二定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动对象加速度与质量，外力的影响，验证牛顿第二定律(步骤3023)。

请参阅图16～图17所示，通过物理力学平台验证牛顿第二定律实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

(1)新建一个实验项目，设置坐标比例为10请参阅图15所示；

(2)选择工具栏中的“实验设置”按钮，不要考虑重力作用；

(3)创建三个运动对象，设置它们的质量分别是1千克、2千克、和3千克；受到的外力Fx分别是2牛顿、2牛顿、3牛顿；给它们设置不同半径，以区分这三个运动对象；

(4)用“动态注释”分别把三个小球的加速度表示出来；

(5)再创建三个辅助点，分别用它们的矢量关联“外力Fx分量”所对应的变量；

(6)选择适当的辅助点矢量显示比例；

(7)***运用算法在图象输出区画出实验效果图；

(8)可以通过拖动辅助点上的矢量来改变运动对象上受到的外力；

(9)运行实验，运动对象就以a＝f/m的加速度做匀加速直线运动了；(10)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图，请参阅图17所示。

图18～图19示出了利用物理力学平台验证胡克定律实验场景的实施例。

请参阅图18所示，利用物理力学平台验证胡克定律实验场景控制方法的流程如下：

验证胡克定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量分别为1kg的运动对象，且运行时不考虑重力影响，同时创建一弹簧，倔强系数为100牛/米，原长为0.8米，一端接运动对象，另一端置于坐标原点上(步骤401)；

(2)对弹簧做弹簧的伸长长度和弹力的动态注释(步骤402)。

验证胡克定律实验场景的步骤102进一步包括以下步骤：

(1)拖动运动对象(步骤403)。

验证胡克定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析弹力与倔强系数，弹簧伸长长度的影响，验证胡克定律(步骤404)。

请参阅图19所示，利用物理力学平台验证胡克定律实验场景的操作界面实验。这是一个以弹簧为例，讲述胡克定律的一个例子。

(1)新建一个实验项目，设置坐标的比例尺为0.5；

(2)选择工具栏中的“实验设置”按钮，不要考虑重力作用；

(3)在实验区中放置一个运动对象，设置它的参数为：质量1千克，半径0.05米，位移x＝0.6，y＝0；

(4)在“动态显示”中，选中“弹力”；

(5)从器件箱中选择“弹簧”，一端连接这个运动对象，另一端放在坐标的原点上；

(6)设置弹簧的倔强系数为100牛/米，原长为0.8米，作用类型选择“双方向作用”；

(7)用触摸笔拖动运动对象，对象上就显示出了对应的弹簧的弹力；

(8)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图。

图20～图22示出了利用物理力学平台验证人造地球卫星实验场景的实施例。

牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。

请参阅图20所示，利用物理力学平台模拟万有引力实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建质量为6e24kg，半径为5.0e6米的运动对象来模拟地球，且置于原点，运动时不考虑重力，只考虑运动对象间万有引力(步骤501)；

(2)创建水平初速度为7900米/秒，且坐标置于(0，6450000)(步骤502)；

(3)创建辅助点矢量，辅助点动态显示人造卫星水平方向的速度，矢量比例设置为4000(步骤503)；

(4)拖动辅助点箭头，调节人造卫星的水平初速度(步骤504)。

模拟万有引力实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析运动物体间的引力关系，验证万有引力(步骤505)。

请参阅图21～图22所示，下面通过物理力学平台验证人造地球卫星实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

(1)给这个实验设置坐标比例为1.0e7(“e7”表示乘以10的7次方)；地球卫星需要一个大尺度的实验环境，地球的半径就有6400000米，所以默认的比例10是不可能做出这个地球卫星的实验的；

(2)有两种方法，可以用来模拟地球：

①一个有着地球质量的运动对象；

②使用器件箱中的“万有引力”，并设置它的质量为地球的质量；

(3)用一个质量为6e24千克的运动对象来模拟地球，设置它的半径为5.0e6，把它放在坐标的原点；使用运动对象模拟地球，就必须在“实验设置”对话框中，选择“考虑运动对象间万有引力”，取消“考虑重力作用”；

(4)创建另一个运动对象来模拟人造卫星，把它放在坐标(0，6450000)的位置上，设置它有水平初速度7900米/秒；这就相当于有一颗人造卫星在地球一座高山上，水平发射；为了使实验更生动形象，我们可以贴张图来表示人造卫星；

(5)通过辅助点矢量的拖动来调整卫星的水平初速度，再创建一个辅助点，让辅助点动态显示人造卫星水平方向的速度，矢量设置比例为4000；

(6)运行实验，***运用算法在图象输出区画出实验效果图；

(7)拖动辅助点矢量以改变人造卫星的水平初速度；

(8)用程序编辑器来编辑一段控制代码来控制运动对象在运行过程中的状态。

请参阅图22所示，***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图。

图23～图25示出了利用物理力学平台验证机械能守恒实验场景的实施例。

请参阅图23所示，模拟机械能守恒实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建运动对象，置于20米高度(步骤601)；

(2)变量编辑器来创建运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤602)；

(3)创建辅助点来表示运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤603)。

模拟机械能守恒实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)分析总机械能与重力势能、动能三者之间的影响，验证机械能守恒(步骤604)。

请参阅图24～图25所示，下面通过物理力学平台验证机械能守恒实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

这个实验主要表现了，一个做自由落体的运动对象，在下落过程中，重力势能的变化和动能的变化，以及整个机械能的变化过程。

(1)新建一个实验项目，设置坐标的比例为10；

(2)在“实验设置”中要考虑重力的作用，创建一个运动对象，设置它的质量为1千克，把它放在高度20米的位置上；

(3)在“变量编辑器”中自定义变量“Ep”表示小球的重力势能，“Ek”表示小球的动能，“E-all”表示小球的机械能，然后在“程序编辑器”中输入以下的程序：

Ep＝1*9.8*运动对象1.y

Ek＝0.5*1*运动对象1.vy*运动对象1.vy

E-all＝Ep+Ek

(4)用辅助点矢量，把运动对象的重力势能、动能和机械能都表达出来，在辅助点1中动态显示“小球的重力势能＝{Ep}焦耳”，矢量设置中X变量关联“Ep”；在辅助点2中动态显示“小球的动能＝{Ek}焦耳”，矢量设置中X变量关联“Ek”；在辅助点3中动态显示“小球的机械能＝{E-all}焦耳”，矢量设置中X变量关联“E-all”；

(5)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图，请参阅图25所示。

(6)运行实验，观察重力势能、动能和机械能在运动对象下落过程中的变化。

(7)在x＝0的位置上创建一个水平的直线轨道。

(8)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图，请参阅图25所示。

图26～图27示出了利用物理力学平台验证完全弹性碰撞实验场景的实施例。

请参阅图26所示，通过利用物理力学平台验证完全弹性碰撞实验场景控制方法的流程如下：

模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建两个质量相同的运动对象，用两根绳子分别挂起置于同一个高度(步骤701)；

(2)将其中一个小球拉到一定高度(步骤702)。

模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)通过观察两个运动对象的运动过程，分析完全弹性碰撞的现象(步骤704)。

请参阅图27所示，通过物理力学平台验证完全弹性碰撞实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

(1)选择恰当的坐标比例和实验最小扫描时间，设置坐标比例为0.5米，实验最小扫描时间为0.002秒，设置坐标比例为1米；

(2)在“实验设置”对话框中要选中“考虑重力作用”和“考虑运动对象间的碰撞”，还要注意，两根绳子的悬挂点应该具有相同的y值；绳子的长度也要相同，建议设置成1米；悬挂点横坐标之间的距离应为两个小球的半径和；

(3)一个小球放在最底边，把另一个小球提起来；由于触摸笔的拖动，悬挂被提起小球的绳子的长度可能发生了变化，不再是1米了；

(4)选中这根绳子，然后设置它的属性，在属性中设置它的长度为1米；确定后运行实验；

(5)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图。

请参阅图27所示，***运用算法在图象输出区画出实验效果图。

图28～图29示出了利用物理力学平台验证带电小球在点电荷电场中的受力实验场景的实施例。

请参阅图28所示，通过物理力学平台模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)创建一个正的点电荷(步骤801)；

(2)在点电荷周围创建一圈带电的运动对象，且在试验中设置不考虑运动对象之间的电荷吸引力；并且在运动对象的动态显示里面选中显示合外力(步骤802)。

模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤102进一步包括以下步骤：

(1)拖动带电运动对象(步骤803)。

模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)通过观察各运动对象的合外力来观察带电小球在点电荷场中的影响(步骤804)。

请参阅图29所示，通过物理力学平台验证带电小球在点电荷电场中的受力实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

我们在实验区中放置一个正的点电荷，然后在它的周围放上一圈带有正电的小球，再让小球动态的显示出受到的合外力。

(1)设置带电小球的带电量，点电荷器件电量为0.06；小球上带的电量都是0.0005库仑；

(2)在“实验设置”对话框中不要选中“考虑运动对象间电荷吸引”，否则，带电小球的受力就不能在图中示出；

(3)因为运动对象没有受到其它力的作用，所以库仑力就是它们受到的合外力；

(4)在这个实验中，我们在“实验设置”中把力矢量设置成10000；

(5)设置好一个小球的属性后，使用编辑菜单中的复制、粘贴工具创建多个小球，这样速度很快，小球越多视觉效果越好；

(6)编辑状态下，用鼠标点中运动对象或点电荷后可以拖动它到不同的位置，运动对象受到的库仑力也就会随之而变化，非常好玩；

(7)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图。

图30～图32示出了利用物理力学平台验证回旋粒子加速器实验场景的实施例。

请参阅图30所示，通过物理力学平台模拟回旋粒子加速器实验场景的步骤101进一步包括以下步骤：

(1)在不考虑重力的情况下，创建一个大小为3特斯拉，方向是垂直向外的矩形匀强磁场，再创建两个大小都为10牛/库，方向分别为90度和270度的匀强电场置于磁场中，创建电量为1库仑，初速度为0的运动对象置于其中，运动对象的动态设置中显示合力矢量(步骤901)。

模拟回旋粒子加速器实验场景的步骤106进一步包括以下步骤：

(1)观察试验的运动轨迹以及运动对象上的箭头的大小和方向(步骤902)。

请参阅图31～图32所示，通过物理力学平台验证回旋粒子加速器实验场景的操作界面的实验过程演示如下：

(1)新建一个实验项目，在实验设置中，取消考虑重力作用。添加两个磁感应强度3特斯拉、方向垂直向外的矩形匀强磁场。

(2)再分别添加一个电场强度10牛/库，方向90度的匀强电场和电场强度10牛/库，方向270度的匀强电场。

(3)添加一个运动对象，设置它的电量为1库仑，初速度为0，动态显示合力矢量；

(4)***运用算法在图象输出区画出所有器件的图象，请参阅图32所示；

(5)运行实验；

(6)***调用redraw函数绘制运动对象，输出参数，在图象输出区画出实验效果图，运动对象上的箭头表示粒子在运动中受到的合外力大小及方向，请参阅图32所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (24)

1、一种内置模拟物理力学实验场景的电子装置，其特征在于，它包括:

一中央处理单元(MCU)，用于处理程序指令并执行相应运算；

一显示驱动电路，经总线连接于中央处理单元，支持单色LCD和真彩高分辨率LCD，用于显示图形、图像、文字信息；

一存储单元，经总线连接于中央处理单元，用于存储用户信息、与物理力学实验相关的信息，诸如，实验课题、课件、器件图库及函数库；

一触摸屏及控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令；

一键盘控制电路，经总线连接于中央处理单元，用于接收用户输入及操作指令；

一VGA视频输出接口，经总线连接于中央处理单元，并可外接投影机，用于将实验内容及过程通过投影机投影到大屏幕，便于演示和交流；

一USB通讯接口及供电电路，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接电脑，用于与电脑联接进行用户数据传输、***升级；

一无线数据通讯接口，经总线连接于中央处理单元，并经总线外接于其它用户，以实现点对点数据通讯和点对多数据群发通讯。

2、一种实现权利要求1所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

(1)创建并设置器件属性(步骤101)；

(2)判断是否运行(步骤102)；

(3)若步骤102的判断结果为否，则重新判断是否运行(步骤102)；

(4)若步骤102的判断结果为是，则调用Kernal函数根据运动对象的当前状态计算它的下一个状态(步骤103)；

(5)计算各物理参数的影响(步骤104)；

(6)对运动对象位置的修正(步骤105)后返回步骤103；

(7)得到运动对象新的状态，包括位置、速度、加速度、受力(步骤106)；

(8)判断是否达到每脉扫描次数(步骤107)；

(9)若步骤107的判断结果为否，则结束(步骤109)；

(10)若步骤107的判断结果为是，则经“调用redraw函数绘制运动对象，输出参数”(步骤108)转入结束(步骤109)。

3、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，所述步骤104中的各物理参数包括以下内容:

计算重力的影响；

计算电场的影响；

计算磁场的影响；

计算万有引力的影响；

计算弹簧的影响；

计算支撑体的影响；

计算点电荷的影响；

计算直线轨道的影响；

计算圆弧轨道的影响；

计算细绳的影响；

计算刚杆的影响；

计算钉子的影响；

计算滑轮的影响；

计算阻尼介质的影响。

4、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建若干个相同的实验中表示炸弹的小球重叠置于一定高度处，且分别对若干个小球给定初速度，且设置运行时显示轨迹，将第六个小球添加实验中飞机贴图(步骤1011)；

(2)创建辅助点，其方向是水平的，大小对应的是贴图对象运行的速度，创建阻尼介质来模拟真实环境的空气阻力(步骤1012)；

(3)用程序编辑器来编辑一段控制代码来控制运动对象在运行过程中的状态(步骤1013)。

5、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟飞机在真实环境下投弹实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)观察炸弹在空中的位置关系，观察炸弹落地点的关系(步骤1061)；

(2)结束(步骤109)。

6、根据权利要求4所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟飞机在真实环境下投弹的实验编辑器的步骤1013进一步包括以下步骤:

(1)实验开始，转下一步骤时分为三路(步骤201)；

(2)运动对象1.fy＝9.8(步骤202)；

(3)判断t是否大于等于1(步骤203)；

(4)若步骤203的判断结果为否，则返回步骤202；

(5)若步骤203的判断结果为是，运动对象1.fy＝0(步骤204)；

(6)判断运动对象1.y是否小于零(步骤205)；

(7)若步骤205的判断结果为否，则返回步骤204；

(8)若步骤205的判断结果为是，运动对象1.y＝0；运动对象1.fy＝0，运动对象1.vx＝0；运动对象1.vy＝0(步骤206)；

(9)结束(步骤228)；

(10)承接步骤201进入运动对象2.fy＝9.8(步骤207)；

(11)判断t是否大于等于2(步骤208)；

(12)若步骤208的判断结果为否，则返回步骤207；

(13)若步骤208的判断结果为是，运动对象2.fy＝0(步骤209)；

(14)判断运动对象2.y是否小于0(步骤210)；

(15)若步骤210的判断结果为否，则返回步骤209；

(16)若步骤210的判断结果为是，运动对象2.y＝0；运动对象2.fy＝0；运动对象2.vx＝0；运动对象2.vy＝0(步骤211)；

(17)结束(步骤228)；

(18)承接步骤201进入运动对象3.fy＝9.8(步骤212)；

(19)判断t是否大于等于3(步骤213)；

(20)若步骤213的判断结果为否，则返回步骤212；

(21)若步骤213的判断结果为是，运动对象3.fy＝0(步骤214)；

(22)判断运动对象3.y是否小于0(步骤215)；

(23)若步骤215的判断结果为否，则返回步骤214；

(24)若步骤215的判断结果为是，运动对象3.y＝0；运动对象3.fy＝0；运动对象3.vx＝0；运动对象3.vy＝0(步骤216)；

(25)结束(步骤228)；

(26)承接步骤201进入运动对象4.fy＝9.8(步骤217)；

(27)判断t是否大于等于4(步骤218)；

(28)若步骤218判断结果为否，则返回步骤217；

(29)若步骤218的判断结果为是，运动对象4.fy＝0(步骤219)；

(30)判断运动对象4.y是否小于0(步骤220)；

(31)若步骤220的判断结果为否，则返回步骤219；

(32)若步骤220的判断结果为是，运动对象4.y＝0；运动对象4.fy＝0；运动对象4.vx＝0；运动对象4.vy＝0(步骤221)；

(33)结束(步骤228)；

(34)承接步骤201进入运动对象5.fy＝9.8(步骤222)；

(35)判断t是否大于等于5(步骤223)；

(36)若步骤223的判断结果为否，则返回步骤222；

(37)若步骤223的判断结果为是，运动对象5.fy＝0(步骤224)；

(38)判断运动对象5.y是否小于0(步骤225)；

(39)若步骤225的判断结果为否，则返回步骤224；

(40)若步骤225的判断结果为是，运动对象5.y＝0；运动对象5.fy＝0；运动对象5.vx＝0；运动对象5.vy＝0(步骤226)；

(41)运动对象1.vy＝0(步骤227)；

(42)结束(步骤228)。

7、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证牛顿第一定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建三个各参数相同的运动对象(步骤3011)；

(2)创建三条参数相同轨道A、B、C，给轨道A添加大阻尼介质，轨道B添加较小阻尼介质，轨道C不添加阻尼介质(步骤3012)。

8、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证牛顿第一定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)分析运动对象的轨迹，验证牛顿第一定律(步骤3013)。

9、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证牛顿第二定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建质量分别为1kg、2kg、3kg的运动对象A、B、C，对应的分别施以2牛顿，2牛顿，3牛顿的水平外力(步骤3021)；

(2)对每个运动对象加以动态注释来分别显示的加速度大小(步骤3022)。

10、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证牛顿第二定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)分析运动对象加速度与质量，外力的影响，验证牛顿第二定律(步骤3023)。

11、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证胡克定律实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建质量分别为1kg的运动对象，且运行时不考虑重力影响，同时创建一弹簧，倔强系数为100牛/米，原长为0.8米，一端接运动对象，另一端置于坐标原点上(步骤401)；

(2)对弹簧做弹簧的伸长长度和弹力的动态注释(步骤402)。

12、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证胡克定律实验场景的步骤102进一步包括以下步骤:

(1)拖动运动对象(步骤403)。

13、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，验证胡克定律实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)分析弹力与倔强系数，弹簧伸长长度的影响，验证胡克定律(步骤404)。

14、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟万有引力实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建质量为6e24kg，半径为5.0e6米的运动对象来模拟地球，且置于原点，运动时不考虑重力，只考虑运动对象间万有引力(步骤501)；

(2)创建水平初速度为7900米/秒，且坐标置于(0，6450000)(步骤502)；

(3)创建辅助点矢量，辅助点动态显示人造卫星水平方向的速度，矢量比例设置为4000(步骤503)；

(4)拖动辅助点箭头，调节人造卫星的水平初速度(步骤504)。

15、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟万有引力实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)分析运动物体间的引力关系，验证万有引力(步骤505)。

16、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟机械能守恒实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建运动对象，置于20米高度(步骤601)；

(2)变量编辑器来创建运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤602)；

(3)创建辅助点来表示运动对象的重力势能、动能以及机械能(步骤603)。

17、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟机械能守恒实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)分析总机械能与重力势能、动能三者之间的影响，验证机械能守恒(步骤604)。

18、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建两个质量相同的运动对象，用两根绳子分别挂起置于同一个高度(步骤701)；

(2)将其中一个小球拉到一定高度(步骤702)。

19、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟完全弹性碰撞实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)通过观察两个运动对象的运动过程，分析完全弹性碰撞的现象(步骤704)。

20、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)创建一个正的点电荷(步骤801)；

(2)在点电荷周围创建一圈带电的运动对象，且在试验中设置不考虑运动对象之间的电荷吸引力；并且在运动对象的动态显示里面选中显示合外力(步骤802)。

21、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤102进一步包括以下步骤:

(1)拖动带电运动对象(步骤803)。

22、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟带点小球在点电荷场中的实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)通过观察各运动对象的合外力来观察带电小球在点电荷场中的影响(步骤804)。

23、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟回旋例子加速器实验场景的步骤101进一步包括以下步骤:

(1)在不考虑重力的情况下，创建一个大小为3特斯拉，方向是垂直向外的矩形匀强磁场，再创建两个大小都为10牛/库，方向分别为90度和270度的匀强电场置于磁场中，创建电量为1库仑，初速度为0的运动对象置于其中，运动对象的动态设置中显示合力矢量(步骤901)。

24、根据权利要求2所述内置模拟物理力学实验场景电子装置的控制方法，其特征在于，模拟回旋例子加速器实验场景的步骤106进一步包括以下步骤:

(1)观察试验的运动轨迹以及运动对象上的箭头的大小和方向(步骤902)。

Images