作者
常 威,袁 静,陈 建,许巍严,罗小成
文章摘要
目的:针对初中物理“能量转化效率”教学中实验载体不足、数据呈现不连续和现象感知较弱的问题,设计一种低成本数字化教具。方法:以ESP32为控制核心,结合光敏电阻、INA226电压电流检测模块、双舵机追光机构、TFT显示屏和Phyphox移动端,完成光照识别、姿态调节、功率计算和曲线显示。结果:入射角由0°增至70°时,太阳能板转化效率由约7%降至约2%;自动追光模式平均效率约为7.00%,较固定模式提高约2.63个百分点。结论:该教具能将负载现象、实时数据和控制过程结合起来,可用于能量转化效率的可视化探究教学。
文章关键词
智能追光教具;能量转化效率;ESP32;Phyphox;数字化实验
参考文献
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2022 年版)[S].北京:人民教育出版社,2022.
[2] 胡红杏.中小学科学教育的发展逻辑[J].教育研究,2024,45(12):112-123.
[3] 罗世洪.例谈基于 3D 打印的中学物理实验教具开发策略[J].广西物理,2022,43(2):212-216.
[4] 郝玺,邱选兵,魏计林.太阳能电池板转换效率测量[J].太原科技大学学报,2017,38(5):369-372.
[5] 何振浩,桑芝芳.基于 ESP32 与 Phyphox 的中学物理实验开发与设计[J].实验教学与仪器,2026,43(2):126-129.
[6] 高永恒,丁益民,张倩,等.基于 ESP32 单片机和 Phyphox 软件的磁感应强度测量研究[J].中学物理教学参考,2025,54(35):76-78.
[7] 李晗,王春艳,明亮.融合手机传感器的实验设计与实践——以Phyphox光传感器应用为例[J].中学物理教学参考,2025,54(9):54-56.
[8] 张景媛.基于 Arduino 的高中物理实验教学资源开发及应用研究[D].昆明:云南师范大学,2024.
[9] 赖毅标.基于 Arduino 的高中物理实验教学资源开发及应用[D].银川:宁夏大学,2023.
[10] 蔡敏.巧用 Phyphox 创新初中物理实验教学[J].中国现代教育装备,2025(16):28-30.
[11] 厉智锋.基于 3D 打印技术的初中物理实验教具的改进与创新[J].物理教学,2025,47(12):72-75,59.
[12] 张磊.基于 Fusion 360 的无人机机架轻量化设计及增减材制造研究[J].现代制造技术与装备,2026,62(2):22-25.
[13] 陈泓宇,田博扬,李春密.基于义务教育物理课程标准(2022 年版)的实验教学变革探讨[J].物理教师,2022,43(8):27-32.
[14] 郑远,鲍德松,王业伍.可视化物理演示实验教学的探索与实践[J].物理实验,2022,42(6):26-32.
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