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通过实践而发现真理，又通过实践而证实真理和发展真理。从感性认识而能动地发展到理性认识，又从理性认识而能动地指导革命实践，改造主观世界和客观世界。实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。这就是辩证唯物论的全部认识论，这就是辩证唯物论的知行统一观。 ——毛泽东 1937年
把智能手机放入宽胶带卷等圆形纸筒内，让宽胶带卷在斜面上滚动，智能手机可以自动输出位移、速度和加速度值，绘制出位移、速度和加速度图像，十分方便，也十分有趣。 用智能手机测量位移和速度，其实是非常困难的，手机内的GPS定位可以测量长距离运动车辆的位移、速度和加速度，但是对实验室内的短距离运动却无能为力；而智能手机内的加速度计，原则上通过积分可以测算出速度和位移，但是环境扰动带来的加速度测量误差会随着积分的进行逐渐积累，从而让计算出的速度和位移过于偏离实际情况，因此无法在实验中运用；智能手机如果与物联网ESP32和超声波、红外激光位移传感器结合，可以精确测量位移和速度，但是技术门槛非常高，新手很难实现。 Phyphox中的“滚筒”实验非常巧妙地把转动转化为质心的平动，可以精确地测量滚筒的质心速度，其可靠性远远优于加速度积分测速度。 经过对Phyphox中内置的“滚筒”实验样例进行逆向分析，发现其基本原理是利用陀螺仪测量智能手机y轴角速度的值，然后与滚筒半径相乘，得到圆筒质心的运动速度。 笔者在此基础上对速度进行积分，就得到了位移；对速度进行求导，就得到了加速度；运动学中的位移、速度和加速度这三剑客就此聚齐。 如此这般，仅仅利用一个滚筒，就能简单、方便、高效地研究运动过程中的位移、速度和加速度变化规律了。
操作指南
数据获取
漂亮的位移时间图像 抛物线
漂亮的速度时间图像 直线
漂亮的加速度时间图像 水平线 该实验取材简单，操作方便，效果非凡，已经在课堂教学中实践过多次，每一次都是惊呼不断，值得在物理课堂中推广应用。 中国物理教育家朱正元先生生前倡导“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”，而现代生活中的智能手机，其实就相当于以前生活中的坛坛罐罐。 |
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