抓住加速度

專題名稱 抓住加速度

專題描述 把困難艱深的加速度視覺化，幫助同學們學習。我們用LinkIt 7697寫程式，完成了清華大學戴明鳳教授的課程，把加速度的x-t圖繪製出來，這樣會比較好讓同學們瞭解，因此，我們就從暑假開始進行這個研究。最後，我們完成了x-t圖、v-t圖與a-t圖。

隊伍名稱 豐中最速男

指導老師 陳錦松　汪占斌

參賽學生 楊成宇　黃偉翔　黃宥綺　

序號檔案內容上傳者
9作者 郭憲政、葉承憲、黃建彰老師編授
來源 陽明高中教師Blog
描述 加速度重點觀念		楊成宇
8作者 邱博文
來源 http://www.e-physics.net/Download/newchap01a.pdf
描述 講述加速度的各種公式以及相關內容		黃偉翔
7作者 曾美蓮
來源 成淵高中部落格
描述 公式整理		楊成宇
6作者 師資培育整合平台
來源 http://teachernet.moe.edu.tw/TAPE/Upload/Tape/927/Files/1202/%E7%AD%89%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6%E9%81%8B%E5%8B%95.pdf
描述 介紹有關於等加速度運動意義以及
說明加速度：
介紹何謂加速度
說明加速度應注意事項
說明平均加速度的意義		黃偉翔
5作者 楊成宇
來源 自已
描述 實驗測量的程式(linkit 7697)		楊成宇
4作者 翰林出版社
來源 https://docs.google.com/presentation/d/1YchJPLijM3afZRidx5H8qx2uy0DAiunLdI8-UytZyMg/edit#slide=id.p4
描述 直線運動:
時間、路徑長與位移
速率與速度
等速度與加速度運動
等加速度運動─斜面與落體運動
黃偉翔
3作者 陽秉鈞
來源 http://w1.chjhs.tyc.edu.tw/slides/acceleration_2009/acceleration_2009.ppt
描述 介紹等加速運動相關內容的ppt		黃偉翔
2作者 嚴文宏老師
來源 http://www.tcnvs.tp.edu.tw/website/teachinggroups/nature/03/972action/972p/972pteach/ch01ppt.ppt
描述 介紹有關速度、速率以及等速度運動的ppt		黃偉翔
1作者 科學的家庭教師
來源 http://www.phyworld.idv.tw/
描述 這是介紹運動學的pdf，此檔案只包含了加速度的介紹		楊成宇

序號封面照內容說明上傳者
7類別 相簿集
名稱 加速度小車組裝
說明
準備智高積木組裝加速車
(一)組裝小車
(二)加裝LinkIt 7697控制板
(三)加裝液晶顯示模組
(四)加裝「超音波」感測器模組		陳錦松
6類別 相簿集
名稱 IOT實驗---玻璃和塑膠布平面
說明
我們再做玻璃和塑膠布平面的實驗
三、玻璃平面
四、塑膠布平面
三、連結IOT顯示x-t圖		陳錦松
5類別 youtube影片
名稱 iOT實驗---木心板平面
說明
我們再做木心板平面的實驗
1、木心板平面
2、連結IOT顯示完美的x-t圖		楊成宇
4類別 youtube影片
名稱 iOT實驗---玻璃平面
說明
我們再做玻璃平面的實驗
1、玻璃平面
2、連結IOT顯示完美的x-t圖		楊成宇
3類別 相簿集
名稱 IOT實驗測試--木心板與三合板
說明
我們先做木頭板的實驗
一、木心板
二、三合板
三、連結IOT顯示x-t圖		楊成宇
2類別 相簿集
名稱 圖書館查閱書籍
說明
我們找到了幾本和加速度相關的書籍
==>我們太佩服牛頓了		黃偉翔
1類別 相簿集
名稱 實驗照片
說明
我們做了四個不同平面材質的實驗
(一)木心板平面(貼模)
(二)三合板平面
(三)塑膠塑平面
(四)玻璃平面		黃宥綺

序號內容上傳者
10作者 黃宥綺
標題 動機與想法
內容
2020年07月04日在花蓮縣吉安鄉光華國小有教師研習-Arduino智慧控制創客實作，老師本來想帶我們去參加，因為有清華大學很厲害的物理系教授戴明鳳教授帶的團隊來花蓮。但是因為疫情和還要準備第三次段考的關係，所以老師就沒有帶我們去了。
我們看了老師給我們的課程內容，讓我們感興趣的是用Arduino智慧控制感測加速度，然後在電腦螢幕顯示出曲線圖。這個實驗設計讓我們想到去年的學長也有做了與加速度有關的教具參加創客比賽，他們自製加速度小車，完成兩個實驗：
(1) 因為學校的打點計時器都故障了，所以自製打點計時器在紙帶上留下點的分布，觀察物體運動的快慢，藉以了解速度變化的概念。
(2) 利用LinkIt 7697寫程式，利用液晶顯示器模組，顯示速度與加速度的變化，但學長的小車很難讓我們看出速度的變化量。
我們覺得應該要像戴明鳳教授的課程一樣，把加速度的x-t圖繪製出來，這樣會比較好讓同學們瞭解，因此，我們就從暑假開始進行這個研究。

黃宥綺
9作者 黃偉翔
標題 程式設定與說明
內容
我們設定跑道的距離為2公尺，車子滑至終點時，經過時間約為3秒鐘。我們試了不同材質的平面對加速度的影響，分別有木心板、三合板、塑膠以玻璃平面4種不材質的平面。
程式的部分，我們是使用聯發科技的LinkIt 7697 BlocklyDuino來寫的。我們在裝有超音波的加速度小車來偵測距離，並以每300毫秒作為一個時間點。再來利用運算功能以公式算出速度，並上傳至MCS物聯網雲端。MCS除了可以記錄資料外，還可以排列成圖表顯示。後來我們發現，MCS有多類型資料圖形化的功能，因此我們除了繪製x-t圖之外，也多了v-t圖和a-t圖。

黃偉翔
8作者 楊成宇
標題 實驗驗證理論探討
內容
1. 我們發現實驗1木心板和實驗2三合板實驗的數值幾乎相同，沒有太大的差異。
2. 實驗3塑膠平面因為不平整，雖然我們用吹風機儘量吹平，依然沒辦法讓加速度小車有加速度的運動，這是我們要想辦法改變不同材質再來實驗的問題，或許改用厚一點的桌墊做實驗。
3. 實驗4的玻璃平面效果最好，與牛頓直線運動的理論值接近。
4. 四個實驗的圖形問題，我們發現MCS在繪圖的過程中，x-t圖的曲線很符合理論值。但在v-t圖和a-t圖的部份，在原點附近的圖形出現奇怪的曲線。我們發現是程式在取點上的問題，因為取速度的時間點在位移點之後1個300ms，加速度的取點在2個300ms之後，目前我們還在研究這圖形轉換問題，希望能順利解決這個問題。

楊成宇
7作者 黃宥綺
標題 貢獻與建議
內容
記得自然科老師跟我們講過，第五冊的自然課是最難的，其中最不易讓同學吸收瞭解的就是加速度運動。因此，國內外有很多網站和大學教授都在研發這個課程。我們從清華大學戴明鳳教授的課程影片中發現，雖然他們透過Arduino的程式繪出x-t圖，但我們發現他們所用的教具成本太高，實在不適用於國中的教學現場。而我們的直線運動「加速度」小車，不但組裝簡單，成本非常低廉，實驗成果可即時直接投影。總結我們的作品優點與貢獻如下：
(一) 找出加速度測量的簡單方法。
(二) 低廉的經費做出教具。
(三) 認識加速度與摩擦力的關係。
(四) 讓加速度圖形化。
(五) 雲端繪製x-t、v-t、a-t圖。
(六) 無償提供程式碼與MCS帳密協助教師教學。

黃宥綺
6作者 楊成宇
標題 實驗記錄
內容
我們在實驗測量時，把距離的數值上傳至MCS，然後將其記錄下來。
MCS除了可以記錄數值資料外，還可以排列成圖表，橫排為時間(t)，縱排為與終點的距離(S)。發現，排列起來就像是一條曲線，此圖稱為「S-t圖」。
S-t圖為甚麼就像是一條曲線呢?因為加速度運動的關係，使得在斜坡上的車子每個時間點的距離會越差越遠，於是有了曲線。
我們又運用了公式算出了每個時間點的速度(V)，排列成圖，就像條斜線，此圖為「V-t圖」。
那V-t圖怎麼像斜線了呢?因為每個時間點平均加速度都是大致相同的，形成了正比，故速度增加的比值都一樣，所以看起來才像是斜線。
而還有最後一個數值，那就是加速度(a)。加速度的圖稱為「a-t圖」。a-t圖排列成圖表就像是一條直直的橫線。
在V-t圖當中，每個時間點的平均加速度都大約相同，於是經由排列，會看起來是橫線，加速度為定值。
雖然有時數值會無預期的亂跳，但是我們還在找其原因。

楊成宇
5作者 楊成宇
標題 寫程式與實驗
內容
我們利用一些零件組合了一台車子，並利用LinkIT 7697來編寫程式。
我們安裝了超音波來感測距離，將車子放在光滑傾斜的桌子，車子會自己滑動，而前面有障礙物擋著。
當車子往下滑動時，車子與障礙物的距離會愈來愈快地縮短，就可以看出加速度的效果。
我們創建了很多變數並紀錄了下來，然後用公式來把速度算出來。
我們連接了MediaTek Cloud Sandbox(簡稱MCS)，我很興奮，因為這是我第一次寫MCS的程式。
我們把資料數據上傳，方便以後相關圖表計算。

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楊成宇
4作者 黃宥綺
標題 加速度的定義與觀念
內容
速度是一種向量，也就是說具有方向與量值的物理量
在勻變速直線運動中，速度變化與所用時間的比值叫加速度，其國際單位是米/二次方秒。加速度有大小，有方向，是矢量。加速度與速度變化和發生速度變化的時間長短有關，但與速度的大小無關。在運動學中，物體的加速度與所受外力的合力大小成正比，與物體的質量成反比，方向與合外力的方向相同 。
「位移」就是距離，你走了多少距離就是「位移」。「位移」的代號通常是「S」或「X」，而「位移」的單位就是距離的單位，像是公尺或公分都可以是它的單位
「速度」就是距離除以時間，你每單位時間可以走多少距離就是「速度」。
「速度」的代號是「V」，「速度」的單位有分子跟分母，
分子是距離的單位（公里、公尺、公分…等)，
分母是時間的單位（秒、分鐘、小時)。
所以就有像m/s、km/hr…等，常見的速度單位。
平均速率＝路徑長÷經過時間。若時間間隔很短（經過時間≒０），稱瞬時速率或率。
平均速度＝位移÷經過時間。單位：m/s、cm/s、km/hr
等速率運動：物體的速度、大小（快慢）、方向不變。x - t 圖必為斜直線。v - t 圖必為水平直線，圖形所圍成之面積代表位移。
加速度＝（末速度 - 初速度）÷（末時間 - 初時間）＝速度變化量÷時間

黃宥綺
3作者 黃偉翔
標題 運用在生活的加速度
內容
加速是描述物體速度變化快慢的物理量，在自然界中有許許多多的加速度，比如說獵豹，他在抓自己的食物時，會爆發出高達１１０ｋｍ的速度，相當於１００公尺的世界冠軍速度的三倍快，在日常生活中，人們在購買車子也會選擇車子的速度，只要速度越快就能節省時間，加速度越快的車子也能在短時間內行駛到正常的速度，而在軍事方面，加速度也是很重要的，因為戰鬥機需要靈活的速度才能來無影去無蹤，而不被擊毀，在體育上也有加速度的表現，在許多的體育項目哩，都有著要極快的速度才是致勝的關鍵，在田徑場上速度就是能否贏的勝利的果實一個最重點的因素，總而言之加速度離不開我們的生活中。

黃偉翔
2作者 黃偉翔
標題 加速度的理解
內容
　　在日常生活中，我們常常看到加速度運動，你或許不太清楚加速度的概念，加速 度的概念就是物體運動時，速度不是定值，而是隨著時間改變，即稱為「變速度」運動，或是「加速度」運動。
1.時鐘的秒針、分針、時針規律地旋轉，針尖運動的速率一定，但是方向隨時改變，為「變速度」運動。
2.汽車啟動、停止；加速前進、煞車減速也是「加速度」運動
加速度的觀念：
1.加速度愈大，物體的運動速度大小不一定愈快。
2.加速度改變，物體的運動方向不一定改變。
3.物體進行直線加速運動時，物體的位移、速度、加速度三者同方向。
4.物體進行直線減速運動時，物體的位移、速度同方向，但是加速度則朝反方向。
5.物體運動時，速度為零，加速度不一定為零。（ps：有點難～）
加速度的公式 ：
1.平均速度 ＝「位移 ÷ 時間」
2.平均速率 ＝「路徑長 ÷ 時間」
3.加速度 ＝「速度變化 ÷ 時間」　
感想：
加速度在生活中有許許多多可以用得上的地方，例如說：自動駕駛車輛的運用，精準計算的加速度可以避免自動駕駛系統的暴衝、速度太慢等等會引發危險的狀況。

黃偉翔
1作者 楊成宇
標題 公式練習
內容
我們打開了教材，了解速率與速度的公式，
雖然有點難，但是我們還是繼續了解其公式與關係。
我發現，平均速率與平均速度有的差別，
平均速率＝路程 / 歷經時間
平均速度＝位移 / 歷經時間
可以觀察到平均速率他是以路程除以時間，所以平均速率不具有方向性；而平均速度是以位移除以時間，所以平均速度具方向性，也難怪當方向改變時，速度也就改變了。
接下來，我們練習了一些題目，直到我們熟練。

楊成宇

序號封面簡介（摘要）上傳者
5書名 不朽的科學家(物理學)
作者 洪簡靜惠
出版社 財團法人洪建全教育文化基金會附設書評書目出版社
簡介（摘要）
某篇說了伽利略他一生為追求真理而受苦受難，到了晚年仍逃不過教會的迫害，使他無法專心研究。但是，他為天文和物理學建立了新里程碑，成為後世科學家的榜樣。
導讀
在某篇有介紹到證實萬有引力的伽利略		黃宥綺
4書名 力與運動
作者 葉李華
出版社 英文漢聲出版有限公司
簡介（摘要）
解答各種有關「力與運動」的問題
導讀
書裡面有清晰的呈現早期設備、實驗以及複雜的科學儀器且生動的介紹裡歷史上偉大的科學家		黃偉翔
3書名 自然科學大百科(15)量度與力
作者 綠地球國際有限公司
出版社 綠地球國際有限公司
簡介（摘要）
主要是介紹力，其中有提到萬有引力、物體運動中的速度與加速度。
導讀
在其中幾頁，有說明到力與運動、速度與加速度。		楊成宇
2書名 牛頓現代科技大百科 物理科學（1）–物理篇
作者 吳程遠（譯者）
出版社 聯合出版 牛頓出版公司、英國EQUINOX出版公司
簡介（摘要）
介紹各個數學一流專家的智慧結晶
導讀
這本書有著豐富的物理知識，看了之後就懂了許多物理困難的知識		黃偉翔
1書名 牛頓
作者 楊正和
出版社 台灣東方出版社股份有限公司
簡介（摘要）
這本書介紹了牛頓的一生和他的發現
導讀
牛頓跟萬有引力有關		黃宥綺

序號書面報告說明上傳者
1說明 我們用LinkIt 7697寫程式，完成了清華大學戴明鳳教授的課程，把加速度的x-t圖繪製出來，這樣會比較好讓同學們瞭解，因此，我們就從暑假開始進行這個研究。最後，我們完成了x-t圖、v-t圖與a-t圖。楊成宇

序號書面報告說明上傳者
1說明 介紹加速度的實驗和流程以及做加速度實驗的原因黃偉翔