利用Phyphox研究门扇的运动规律 焦作十一中学子居家做生活化课题
1 实验场景
1 引言
2020年3月27日，焦作十一中高一四班学生孙立坤对卧室的顺手带门现象进行了研究，得出了一些有意义的结论。
创客焦作
2020年3月29日，孙立坤在微主的远程指导下，利用智能手机里搭载的Phyphox软件，对关门过程中门扇的运动规律进行了量化研究。
2 研究过程
他首先把手机与门扇固定在一起，保证手机的长边在竖直方向上，在开窗和关窗这两种情形下，分别做了关门实验，并用智能手机检测了门扇角速度的变化。
图2 开窗关窗对照实验
在图2所示的对照实验数据中可以发现，第一个数据尖峰是在开窗条件下形成的，第二个数据尖峰是在关窗条件下形成的；在关窗条件下，门扇在后半阶段的减速现象更为明显。
随后，孙立坤在开窗条件下，对门扇在关门过程中的角速度变化进行了量化研究。
图3 开窗缓慢关门实验
图4 开窗缓慢关门实验数据分析
3 实验结论
从图3所示的数据图像来看，在开窗条件下关门的时候，手与门扇分离以后，门扇的角速度几乎是均匀减小的，基本上可视为匀减速转动。
为了研究门扇转动的具体细节，孙立坤又在Phyphox里面测量了减速转动过程中角速度时间图像的平均斜率，发现门扇减速过程中的平均角加速度大小为0.182rad/s^2，转化为角度制，则为10.43°/s^2。
仔细观察图4，还可以发现，在关门过程中，门扇的角加速度并不是一个定值，而是逐渐减小的。
4 理论解释
为什么关门过程中门扇的角加速度是逐渐减小的呢？
原来，门扇在旋转过程中，不仅受到门轴的摩擦阻力，还受到空气的摩擦阻力，门轴的摩擦阻力大小不变，而空气的摩擦阻力则随着速度的减小而减小；所以门扇在旋转过程中的角加速度就逐渐减小了。
5 实验心得
通过这次亲自动手的物理实验，感觉十分充实，是我进一步了解了物理实验的基本过程和方法，为我今后的学习奠定了良好的实验基础。
物理学是一门实验学科，它以严格的实验事实为基础，也不断地受到实验的检验，可是从中学到现在，在物理课程的学习中，我们都普遍重视理论而忽视了实验的重要性。
这次实验，我自己一个人完成不了，所以我向我的物理老师张怀华老师寻求了帮助。在老师的帮助下，我完成了实验，增长了见识，开阔了视野，更加激发了我对未知领域的求知欲探索，还提升了我的分析解决实际问题的能力。
感谢物理老师，感谢这次实验，让我收获很多。
——高一四班学生 孙立坤
图5 实验心得
6 教师点评
了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要；孙立坤同学在疫情防控期间，利用线上学习的间隙，自主开展科学探究活动，非常有意义，值得提倡。
——物理教师 张怀华
图6 实验场景
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