如何利用智能手機進行物理實驗

1. 手機上的計步功能是怎麼實現的

封閉期最後半個月由於特殊原因，工作比較繁忙，更新比較慢了。讓大家久等了！

昨天（4月23日）是世界讀書日，也是大同市高三學生解除一個月的封閉學習的日子，值得紀念。

手機是如何實現計步的？

昨天指揮學生撤離等工作中，我居然走了35347步，前天也走了25595步連續兩天蟬聯自己朋友圈微信運動第1名。





手機是如何實現計步功能的，其中的基礎原理是什麼呢？用中學物理知識能解釋一二嗎？

有時我們乘坐飛機、火車、汽車以很高的速度走很遠的路，手機也記錄不了多少步數，這是怎麼回事呢？

人的行走

通常中學物理中描述人走步或者跑步等運動都按「勻速直線運動」處理的。因為中學階段研究的運動主要是平動，把人看成了質點。但是要研究手機計步這個問題，人的高矮，走路的姿態在所研究的問題中就是主要因素，這樣人就不能看成質點了。



人走步時身體的重心在不停的變化著，而且人在走步時也不是嚴格的勻速運動，而是不停的加速減速運動。人在開始邁步時可以近似地看做加速運動，當腳落地時，又可以看做減速運動，深究細節是很復雜的運動。

手機測量哪個物理量呢？

現在的智能手機裡面有一個非常小的晶元，叫三軸加速度感測器，通過這個感測器可以測量手機在三個不同的方向上(三維坐標系)的加速度，然後通過這個加速度的值進行一些演算法的運算（要想了解這一步，那得進行深度學習啦），最後進行統計就可以測出來走步的大約步數了。

當然這里最後的結果會存在一些誤差的。



在加速度感測器中有一種特殊的材料，叫壓電陶瓷材料，根據作用在上面的力的大小產生不同的形變，就可以產生不同的電壓的變化，就可以通過作用在上面的力來測量出加速度，然後通過加速度能夠判斷出這個人是走路的時候，他是在哪個方向進行運動，或者說頻率大概是多少。

怎麼避免人站在原地拿著手機時晃動，誤測步數呢？

人走路的時候，頻率一定是在某一個范圍之內的，比方說一秒鍾跨出多少步，或者說一分鍾只能走出多遠。如果是人的手拿著手機在晃的話，第一晃的頻率會非常的快，第二拿著手機晃的時候，加速度變化是比人在走路的加速度變化要大的多的，基本上通過這兩個方面，能夠判斷出來到底是人拿著手機在晃，還是真正的一個人在走。

當然利用手機檢測人走路的步數，終究會有偏差，微信運動剛開始流行時，有人為了刷步數，到了晚上「騙」手機，模擬走步姿態晃手機，確實可以增加步數。現在某些網路平台還售賣專門給懶人設計的刷步數的神器。



我很好奇什麼人願意為此買單，為此我還專門看了看評論，頓時感覺世界真大，無奇不有，不能以自己的想法去想這個世界。

2. 有沒有可以做物理實驗的手機軟體

手機上做物理實驗體驗不是很好，最好是在電腦上或者平板上玩。物理實驗最近玩得覺得NB物理實驗不錯，去很多軟體平台都能下載，NOBOOK虛擬實驗室官 網也能下載。如果你要下手機版的建議去NOBOOK虛擬實驗室下載。

3. 手機可以用來做什麼物理實驗

手機屏幕上滴一滴水，可以找到色光三原色，水相當於凸透鏡，起放大作用