bc%a0标器作为数据采集装置的方法及其应用

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图６拟合曲线
４结束语
除以上实验，我们还尝试了李萨如图形的绘 制等实验，都取得了良好的效果，比传统的实验方 法更直观．而且此装置几乎可以用于所有一维运 动和部分二维运动相关参量的跟踪测定，对改进 本科基础物理实验装置有一定的实用性．
参考文献
［１］周殿清．大学物理实验［Ｍ］．武汉：武汉大学出版 社，２００２．４６～５５．
收稿日期７２００５－０４－１４ 作者简介：张海天（１９８２一），男，湖北武汉人，武汉大学物理科学与技术学院物理学基地班２００１级本科生． 指导教师：周殿清（１９４６一），男，湖南涟源人，武汉大学物理科学与技术学院教授，长期从事物理实验教学与研究工作．
万方数据
第１１期
张海天，等：改装鼠标器作为数据采集装置的方法及其应用
２将鼠标器改装为数据采集接口的方法
２．１基本程序 １）拆解鼠标，去掉机械部分，清洁电路板（电
路板示意图如图１所示）； ２）用电烙铁从电路板上将光电门取下（包括
２对红外线发射器和接收装置，共４个元件），然 后用导线连接元件的引脚和其原来在电路板上的 接点，以维持其正常工作，这样光电门可以较方便 地固定到其它位置上；
３）制作遮光片，这是物理实验中和数据接口 配套使用的装置（后文详述）；
４）针对要进行的物理实验，将光电门固定在
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图１ 鼠标器的电路板
最佳工作距离（１．０～１．５ ｃｍ），同时将配套的遮光 片固定在运动物体的合适位置；
第２５卷第１１期 ２００５年１１月
物 理实验 ＰＨＹＳＩＣＳ ＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＴｌ０Ｎ
Ｖ０１．２５ ＮＯ．１１ Ｎｏｖ．，２００５
改装鼠标器作为数据采集装置的方法及其应用
张海天，尹 明，钟 旋，马慧君，周殿清
（武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉４３００７２）
摘要：利用鼠标器光电门廉价而灵敏度高的特点，制作了简单的物理实验数据采集装置接口，将数据从设备经由
引证文献(1条)
1.储琪.田玉龙.蒋达娅 利用光电鼠标实现玻尔共振仪混沌现象的数据采集[期刊论文]-物理实验 2006(10)
子运动即可，以获得最大的有效数据采集范围．
将弹簧振子拖到略超过有效数据采集范围的
位置后释放，振子开始做受迫振动Ｈ］．由于阻尼
作用，振子的运动范围逐渐减小，进入有效测量范
围．启动数据采集装置，采集数据．每当黑色条
纹经过光电门下方，就会在坐标系中打下１个点．
将这些点连接起来，就成为阻尼振动位移图像（图
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｕｓｅ；ｐｈｏｔｏｔｕｂｅ；ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ
万方数据
改装鼠标器作为数据采集装置的方法及其应用
作者：
作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 引用次数：
张海天， 尹明， 钟旋， 马慧君， 周殿清， ZHANG Hai-tian， YIN Ming， ZHONG Xuan ， MA Hui-jun， ZHOU Dian-qing 武汉大学,物理科学与技术学院,湖北,武汉,430072
［２］郑新景．蒋洪．ＰＳ／２键盘鼠标协议［Ｊ］．电脑世界， ２００ｌ，５（９）：２６．
［３］ Ｚａｒａｔｉａｎ Ｂ．Ｍｉｅｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０ Ｐｒｏ— ｇｒａｍｍｃｒ’ｓ Ｇｕｉｄｅ程序员指南［Ｍ］．北京：北京希望 电脑公司。１９９８．１５～３６，３４４～３８３．
［４］宋五洲，何兆剑，王承彦．计算机辅助受迫振动实验 ［Ｊ］．物理实验．２００４，２４（１２）：３６～３８．
Ｅｘｃｅｌ具有强大的数据和图形处理功能，同 时此软件普及率高，使用方便．所以我们编的程 序会截取的数据自动存放在ＴＸＴ文档中，以便 与Ｅｘｃｅｌ直接实现数据交换．
３３·实 １毒验１应鬣用定在弹簧振子的侧面，使二
万方把数条据遮光片固定在弹簧振子的侧面，使二
者可完全同步运动．光电门固定在气垫导轨上，
在弹簧振子静止时对准遮光片的中心，不妨碍振
ＰＳ／２接口上载到计算机；用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋语言编程，分析取得的数据；用Ｅｘｃｅｌ软件绘制运动图像．并进行气垫导轨实
验和随机误差的正态分布实验．
关键词：鼠标器；光电门；数据采集
中图分类号：０３２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５—４６４２（２００５）１１－００４２·０３
１引 言
有些普通物理实验由于器材的限制，在直观 性和精确度方面不尽如人意．例如，气垫导轨上 弹簧振子的振动实验［１］，只测量振子的振动周期， 学生很难直观了解位移、速度和加速度随时间的 正弦曲线变化的关系．我们利用鼠标器光电门廉
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图２ 几种不同间距的遮光片
４３
相互垂直的光电门就可以给出鼠标二维移动的准 确信息．于是，鼠标运动的信息最终被转换为电 位信息，输出到计算机，等待进一步的处理．
由于物理实验中少有类似鼠标滚轮的圆周运 动而多是直线运动，因此采用直线式的细密遮光 片来代替鼠标中的齿轮．
在透明无色的幻灯机胶片上打印细密的黑色 等距条纹（图２），作为遮光片．当黑色条纹从光电 门下方经过时，光电门输出高电平；透明部分经过 时，光电门输出低电平．把１长条遮光片剪切并 固定在待测物体的侧面，二者就可以同步运动．
２）重复步骤１）４７０次． ３）把数据从ＴＥＭＰ文件中导入Ｅｘｃｅｌ，用 Ｅｘｃｅｌ的相关数据处理函数，从大到小排列并统 计数据出现的频率．
４）把数据分成若干组，做詈一Ｔｉ图．其中 Ｔ／ｉ
为第ｉ组数据个数，ｋ为总测量次数．数据的统计 结果如表１所示．
表１测量数据
注：表ｌ中“相对偏差”是指实际周期相对平均周期 的偏移量，以标准偏差。为单位．每组周期都取 中值，比如：第ｌ组取３．１５ Ｓ。第２组３．１１ ｓ……
经过Ｅｘｃｅｌ拟合过后的平滑曲线如图６所
示．从图中可以看出偏差±ａ处概率略大于
１６％，也就是在（一ｄ，＋ａ）间，出现的概率约为
６８％（理论值６８．３％）．在±２ａ内的概率大于
９０％，在士３ａ内几乎为１００％．这也正是理论所
预言的．
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３）．采用公式钉一１０５和口＝ｉ１．１７．３，根据数值计算的有
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关方法，用Ｃ语言编程处理这些点的横纵坐标， 进行２次求导可以进一步得到各点的相对速度
（图４）和相对加速度（图５）．由于实际物体的运
动位移与计算机显示器上鼠标指针的位移存在待
定比例关系，因此图中的横坐标表示的是时间（单
位为ｓ），而纵坐标分别表示相对位移、相对速度、
物理实验 PHYSICS EXPERIMENTATION 2005，25(11) 1次
参考文献(4条) 1.周殿清 大学物理实验 2002 2.郑新景.蒋洪 PS/2键盘鼠标协议 2001(9) 3.Zaratian B Microsoft Excel Visual C++6.0 Programmer's Guide程序员指南 1998
注意：制作不同间距的遮光片用以满足不同 实验和不同精确度的要求，但在实验前必须确定 遮光片移动距离和屏幕上光标的移动距离的比例 关系． ２．３ Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０语言实现
由于Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０编辑的运行程序具有 很好的可视性，且便于直接开发Ｗｉｎｄｏｗｓ系统， 因此采用它进行编程．Ｗｉｎｄｏｗｓ系统已经暗含了 许多关于鼠标的消息（ｍｅｓｓａｇｅ）［３］，其中，鼠标读 数所涉及的是ｗＭ—ＭＯＵＳＥＭＯＶＥ［３］．通过重 新编写相应的消息分析程序，处理在应用程序中 捕获的ｗＭ—ＭＯＵＳＥＭＯＶＥ消息，可取得鼠标 的位置和时间参量．进一步分析与时间相对应的 位置信息，可求出物体运动的轨迹、速度、加速度 和振动周期等参量（依具体的实验装置而定）． ２．４ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２０００的数据处理
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图４阻尼振动速度图像
图ｓ阻尼振黼度图像
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４４
物理实验
第２５卷
３．２ 用电脑测量随机误差的正态分布实验 １）用眼睛盯住小球．当小球经过中心位置
时，用细棒划过光电门，当小球再次以同一方向经 过中心位置时，再用细棒划过光电门，电脑记下准 确时间，误差主要是由人的手控带来的，为随机误 差．电脑用相关程序ｎ３记录２次划过光电门的准 确时间差，并存入Ｃ目录下的ＴＥＭＰ文件．
价 而灵敏度高的特点，将２个光电门制成数据采
集装置，读取待测物体（如阻尼振子）运动时的位 移、时间等参量；以ＰＳ／２［２３接口连人计算机，编写 程序，分析所得的数据；用计算机的内部时钟作为 时间参照，以２个光电门采集的数据作为ｚ，了变 量，可用绘图软件绘制物体运动时间、运动轨迹以 及速度、加速度随时间变化的曲线．
Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｒｅｆｉｔｔｉｎｇ ｍｏｕｓｅ ａｓ ａ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ