等加速度運動之程式設計

本虛擬實驗之設計構想與本章第二節瞬時速度虛擬實驗類似，唯將滑車上的 感測器增加到四個，以偵測旗尺中心點從開始啟動到各感測器所經過的時間及平 均速度，再計算出相鄰二感測器間的加速度。

一直線運動的物體，在相等時間內有相等的速度變化，就叫等加速直線運

實驗設計四個感測器物件以偵測滑車通過這些感測器時的速度及偵測滑車通過 各感測器所須的時間。其起始畫面如下所示：

本節所用物件與上一節類似，唯將感測器複製四份置於滑軌不同位置，各感測器 以不同按鍵控制其位置的上下。為了讓學生能熟悉斜面角度不同時，其加速度的 變化情形，本虛擬實驗將滑軌分置於 15 ^o 、30 ^o 、45 ^o 、60 ^o 斜面上，由學生根據畫 面呈現的時間及速度變化求得各感測器間的加速度，同時為求數據的正確性，速 度是由 virtools 程式的物理套件自動偵測產生，其實驗物件配置如下：

圖 4-19 等加速度運動的起始畫面

文字由十二個 Text Display 顯示，等加速運動虛擬實驗整體程式設計共分五大 部分，詳見圖 4-21，其中 1、2、4 部分已於本章第一節及第二節有詳細解說，不 再多做說明。重點為滑車(car)及感測器(sensor01)的程式作用說明。

sensor0 sensor01 sensor02 sensor03 sensor04 Car

plane stop

實驗桌 desk 斜角 anger15

圖 4-20 等加速度運動虛擬實驗物件配置圖

1.滑鼠相機  2.顯示文字 

3.顯示旗尺經過感測器的時間 

4.物理化 

5.移動感測器位置 測距離

測旗尺經過感測器時的數速率

圖 4-21 等加速運動虛擬實驗程式設計總圖

滑車(car)接到 Key waiter(按鍵盤 space 鍵)或 Wait Massage(按滑鼠左鍵) 傳送的訊息觸發而物理化 Physicalize ，再送到 Chrono(計時器)的ON 端開 始 計 時，當滑車(car)移動到感測器(sensor01)位置時另一 Wait Massage 接到由感測 器(sensor01)送來的 stop1 訊息時，送到 Chrono(計時器)的Off 端使 Chrono(計 時器)停止計時，再將這段時間差送到 Text Display 呈現於螢幕的特定位置上，

當滑車(car)移動到感測器(sensor02)位置時， Wait Massage 接到由感測器 (sensor02)送來的 stop2 訊息時，再經由 Text Display 顯示另一時間差，餘此 類推。下圖為滑車(car) 程式設計總圖，及滑車 car 的相關模組功用解說表。

表 4-7 滑車 car 的相關模組功用解說表 Wait Massage 等待接收一個訊息

Key waiter 等 待 按 鍵按 下 的 訊息來 觸 發 事 件 Physicalize 使 一 個 物 件 符 合 物 理 學 世 界 的規範

Chrono (計時器) (ON 為 開 始 計時,OFF為停止計時) 圖 4-22 滑車 car 程式設計總圖

感測器 Sensor01 模組設計主要有三個作用 1.利用 Switch On Key 、Per Second、

Translate，移動 Sensor01 到特定位置。2.偵測滑車啟動到移至感測器時的距離，

以 參 數 運 算 Get distance 得 到 Sensor01 與 起 點 Sensor0 的 距 離 ， 經 由 Mutiplcation、 Division 乘除二運算控制有效數字，再匯給 Text Display 將 距離呈現於螢幕上。3. 偵測滑車移至感測器時的瞬時速度：分別以參數運算 Get Z 取得滑車 car 與 Sensor01 的 Z 座標送到 Test 相比對，若合條件則觸發 Send Massage 送一訊號給滑車 car 停止計時，另一路則觸發 Get Physics Speed 取得滑 車 car 的速度經 Mutiplcation、Division 有效數字化，再經由 Text Display 將 滑車 car 的瞬時速度呈現於螢幕上。 

2.偵測滑車啟動到移至感測器時的距離  1.移動感測器位置 

3.  偵測滑車經過感測器時的瞬時速度

圖 4-23 感測器 Sensor01 程式設計圖

其餘感測器 Sensor02、Sensor03、Sensor04 程式設計原理與此相同。下表為 Sensor01 的相關模組功用解說表。

表4-8 感測器Sensor01的相關模組功用解說表 Switch On Key 設 定 按 鍵 來 啟 動 對 應

Per Second 訂 一 運 算 行 為 在 每 秒的演算速度 Translate(位移) 移動Sensor01

Get distance 取得Sensor01與Sensor0的距離 Text Display 將文字呈現於螢幕上

Division 除以 Mutiplcation 乘以

Get Z 取得物件的Z座標

Get Physics Speed 取得物件的物理速度

Test 測試A和B間的條件,符合則啟動相應的output輸出 Send Massage 送出一個訊息

第五章 測試實驗與討論

本章共分三小節：第一節測試實驗，旨在測試學生使用此虛擬實驗教材的情 行及反應，分二階段進行測試。第二節實驗及問卷結果分析，根據二次測試結果，

比較學生作答情行及分析問卷結果。第三節討論，以探討實驗過程得失及改進的