利用Phyphox探究电梯升降过程中的超重和失重现象

1 引言

2020年5月1日，微主和同事阿杜老师外出办事，在一幢大楼里做了期待已久的题为“利用Phyphox探究电梯升降过程中的超重和失重现象”的探究实验。

这个实验是微主首次接触Phyphox就想做的实验，只不过因为新冠疫情防控，一直没有找到合适的机会而已。

2 实验探究

在电梯的轿厢里，将手机紧贴在电梯轿厢的墙壁上，调整手机方位使手机的长边在竖直方向上，然后运行Phyphox，进入“加速度（不含g）”页面，运行程序，启动电梯。

从一楼到三楼

起初是因为没有经验，选择了从一楼到三楼的运动过程作为研究过程，发现这一过程中电梯匀速运行的时间比较短，电梯的加速度变化细节没有得到充分呈现。

从一楼到七楼

为了达到更理想的实验效果，微主从新选择了从一楼到七楼的运动过程，这一过程中电梯匀速运行的时间比较长，电梯加速度时间图像的各个阶段都比较完整。

3 实验分析

观察电梯的加速度时间图像可以发现：当电梯从一楼到七楼的过程中，电梯先做加速度均匀增大的加速运动，然后再做加速度均匀减小至零的加速运动；加速过程结束后，电梯以最大速度匀速上升；到达预定楼层前，电梯先做加速度逐渐增大的减速运动，然后再做加速度逐渐减小至零的减速运动，最后电梯到达预定楼层的瞬间，速度减小为零，停止运动。

从七楼到一楼

最后，微主又绘制了从七楼返回一楼的过程中的加速度时间关系图像，得到的结论与上楼过程恰好相反。

仅仅利用一部智能手机，我们就能窥探到升降电梯在做变速运动过程中的各种鲜为人知的细节，这就是创新实验的神奇之处。

4 对照实验

在利用Phyphox做超重失重实验的同时，微主也在网上检索相关信息，发现台湾的一位物理教师也做过类似的实验，但是他得到的加速度时间关系图像与微主得到的加速度时间关系图像并不完全一样。

下楼启动阶段

下楼制动阶段

经过对比可以发现：在河南焦作做电梯升降实验，电梯启动阶段，加速度先均匀增大到最大，然后再均匀减小至零；在中国台湾做电梯升降实验，电梯启动阶段，加速度突然增大至最大，维持匀加速一段时间，然后加速度再突然减小至零。

从两地测得的加速度时间关系图像可以推知：河南焦作的这部电梯在启动和制动过程中，动力输出均匀变化，电梯运行平稳，乘坐比较舒适；中国台湾的这部电梯在启动和制动过程中，动力输出变化剧烈，电梯出现闯动，乘坐不太舒适。

5 实验花絮

当微主和同事在电梯里做超重失重实验的过程中，有两位美女护士进入电梯轿厢，看到微主在用手机比划着什么，看到微主的同事在用手机拍摄着什么，顿时流露出十分狐疑的表情。

其中一个美女护士在心里嘀咕着，这两人很可能是神经病！

而另一个美女护士在心里嘀咕着，这两人拍抖音想当网红！

| 创客焦作 | 

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