摘要：對高中物理實驗中的速度測量方法進行改進，利用安裝在小車上的無線光電門來測量小車運動過程中的速度，即滿足了精度的要求，又可以研究物體的運動過程。無線光電門和數據接收器間采用藍牙無線傳輸的方式，電腦端的軟件使用Flash來制作。用Flash動畫作為DIS實驗的軟件界面，開創了虛擬實驗和真實實驗相結合DIS實驗。
運動學是高中物理中的重要部分，對運動物體的研究也是高中物理實驗中的重要部分。在傳統的教學工具下，使用打點計時器或者光電門來研究物體的運動；在DISLab出現后，可以使用超聲波測距儀來研究物體的運動。但是，上述方法中的任何一種，都存在著缺點。
一、原有運動測量工具的缺點
1、 打點計時器測速的缺點。
2、 光電門測速的缺點。
3、 超聲波測距儀測速的缺點。
高中物理DISLab中的超聲波測速是基于超聲波測距的，一般的超聲波測距分為兩種，反射式和對射式。
反射式超聲波測距的原理是通過測量超聲波脈沖從發出到反射回來的時間差來計算前方物體的距離。對射式超聲波測距還需要借助紅外線，在發射端同時發射一超聲波和紅外線脈沖，然后在接收端測量接收到紅外線脈沖和超聲波脈沖的時間差，從而計算出發射端和接收端的距離。
由于物體對超聲波反射時會受到物體表面的影響，所以對射式超聲波測距要優于反射式。超聲波測距，其測量精度會受到超聲波頻率以及當時環境溫度和濕度的影響，如果不考慮環境變化，以100K
雖然超聲波測距的精度可能可以滿足測距要求，但是如果利用超聲波測距儀的數據來計算物體的速度，誤差將會更大。以每秒采樣50次為例，每次測距間隔為20毫秒，每次距離誤差有3毫米，由此計算得到的速度的誤差大約為0.15米每秒，在高中物理實驗中物體的速度一般在3米每秒以內，這樣超聲波測距儀測速的誤差將會達到5%左右，如果物體速度更慢，其誤差更大。
二、新的測速方法
從對原有測速方法的分析中可以看到，光電門測速是精度最高的，但卻無法測量多個時刻的速度；打點計時器和超聲波測速雖然能夠測量多個時刻的速度，但是精度不高。如能對一個運動過程用光電門進行多次測速，便可解決這個問題。但如果仍舊將擋光片安裝在軌道車上，將光電門放置在軌道上，會導致需要的光電門過多，顯然是不現實的。但是如果將光電門放置在軌道車上，而將多個相同寬度的擋光片放置在軌道上，就可以利用光電門完成多次測速了�，F有光電門必須有線連接到數據采集器，無法使用。所以必須對現有光電門進行改進，讓其與數據采集器間采用無線數據傳輸，就可以使用了。
三、無線速度傳感器設計與制作
由上可見，新的測速方法必須依賴于無線光電門，以下為具體的無線速度傳感器的設計，共包含了4個部分：無線光電門端、擋光片、數據接收端和電腦端軟件。
1、無線光電門端
這里使用Arduino（一種單片機）來作為無線光電門端的處理器，由它來采集來自光電門的信號，并將數據通過藍牙從機模塊發射出去。具體的結構原理如圖：
具體的實物連接圖如圖（開發階段，還未進行電路板制作，只要連接電源即可獨立工作）：
對Arduino進行編程，讓它完成對來自光電門的信號進行處理（Arduino可以得到精確到微秒的擋光時間），同時將擋光時間和擋光中點時刻的時間經過藍牙模塊發射出去，具體的程序這里不再提供。
2、擋光片部分
由于需要在軌道上放置多個相同寬度的擋光片，這里使用了盒式磁帶條來制作。由于磁帶條的寬度幾乎相等，所以可以將磁帶條等間距（其實不等間距也沒關系）的貼在透明有機玻璃上來制作，最后的實物如圖：
3、數據接收端
4、電腦端軟件
由于不管是Arduino通過Usb連接電腦還是直接利用藍牙連接電腦，都采用了串口數據傳輸，所以可以使用一個叫Serproxy的串口代理程序將來自串口的數據轉化成Flash動畫可以讀取的數據。最后的數據呈現和繪圖都由Flash動畫來實現，當然也可以讓數據來控制Flash動畫界面上的某些元素，實現實時模擬的DIS實驗，并且當實驗結束后可以讓已經記錄下來的數據來驅動動畫上的元素，實現模擬實驗的回放或者慢放，來增加演示實驗的可視性。最終完成的軟件界面如圖（開發界面，還未添加動畫元素，只實現了圖像繪制和數據記錄功能）：
四、利用無線速度傳感器進行實驗
下面利用這個無線速度傳感器來進行一個簡單的實驗——研究小車在斜面上的運動情況。具體的實驗裝置如下圖：
將帶有無線光電門傳感器的小車從斜面的某處開始釋放，當小車經過擋光片區域時電腦端的Flash動畫中會顯示并記錄所測得的速度（在軟件中進行了計算，所以直接顯示了速度值）和對應的時刻，并描繪速度—時間圖像。由于擋光片前端和末端有邊緣，所以數據的前面和后面幾個不可用。將數據記錄表中的數據進行復制，拷貝到WPS電子表格中進行處理。
對圖像中的點進行線性擬合后可得物體運動的加速度。
四、 無線DIS實驗展望