在手机逐渐普及的今天，将物理实验与手机传感器相结合的创新案例层出不穷，在phyphox软件中存在大量可以运用手机内置传感器进行实验数据测量的模块。
本系列教程将从原理、用途、相关实验等方面介绍手机中的传感器，旨在帮助大家进一步了解如何使用手机进行创新实验设计。
陀螺仪
图4.1 陀螺仪示意图 （图片来自网络）
陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角速度检测装置。利用其他原理制成的角速度检测装置起同样功能的也称陀螺仪。
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原理
陀螺仪也称角速度传感器，运用螺旋仪在手机中可以将三个维度的转动角速度测量出来，螺旋仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒的理论设计出来的。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。
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用途
手机中的摇一摇抽红包，赛车游戏，相机防抖动，以及辅助GPS导航功能等，在phyphox中的水平仪便是主要依靠角速度传感器来实现。
案例分享
本案例引用《基于Phyphox和Origin的简易实验设计——定量探究向心加速度公式》内容。
文章来源：[J].物理通报,2022(12):101-104+107.
注：本文仅供参考，不做任何商业用途。
Science Technology
为探究向心加速度、角速度及转动半径之间的关系，结合phyphox软件，取材日常生活中的自行车、脱水菜篮及转椅进行简易实验，并利用Origin软件的乘幂函数模型进行数据拟合，根据拟合公式直接得到向心加速度与角速度的平方成正比的结论，引导学生经历从原始数据到实验结论的完整思维过程，培养学生的科学思维和证据意识。
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实验器材
为有效利用生活中可做圆周运动的物品进行探究，此处选取演示效果较好的自行车、脱水菜篮、转椅作为示例。
（１）自行车
将自行车水平放于一左一右两张椅子上，具体摆放方式见图１。作为测量端的手机封入透明袋中，将二者用胶带固定在后轮上，方便拿取，防止手机脱落飞出，保持车轮可顺畅转动，此时摇动自行车脚踏即可使后轮转动的同时带动手机做圆周运动。
（２）脱水菜篮
当前市面上出现一种脱水菜篮，由上盖、菜篮和储水圆盒。使用毛巾海绵等质量较轻的杂物顶住手机使之固定于菜篮中，为避免菜篮无法平衡导致转动不顺畅，在另一端放置与手机质量相当的物品作为配重，具体放置方式如图２。转动上盖的手柄即可带动内部菜篮中的手机进行圆周运动。
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实验内容
为实时显示手机做圆周运动时对应的向心加速度ａ与角速度ω，在手机端Phyphox软件的向心加速度模块设置允许远程访问，以从电脑端控制数据的采集过程。以自行车为例，后续实验操作步骤如下：
点击手机端的“▷”开始测量，随即从慢到快摇动自行车脚踏，使测量手机做角速度不断变大的圆周运动．在此过程中，学生能每隔0.5s实时观察到手机从慢到快做圆周运动时，电脑端ａω坐标轴上对应出现的数据点，且数据点的分布趋势有类似抛物线的特征。
当呈现出连续、完整的数据图像时，从电脑端点击停止测量，此时Phyphox软件的界面即为本次实验测量所得的ａω散点图，最后导出含有时间ｔ、加速度ａ和角速度ω的Excel数据表格。为方便对比实验效果，图５为手机在３种生活物品上做圆周运动后手机端实验数据散点图。
分析可知，３组数据点呈现的趋势均是过原点在第一象限的单调递增曲线，向心加速度随角速度增大而增大，具有抛物线的部分特征。但仅以此趋势不能直接判断ａ与ω为二次函数关系，因为指数大于１的幂函数在第一象限都有可能出现这样的曲线特征，如图６所示为ｙ＝ｘ，ｙ＝x²，ｙ＝x³，ｙ＝x⁴等种幂函数的图像。此时如何确认ａ是与ω²成正比，而非与ω的其他次方成正比关系？为了解决这一问题，本文将应用Origin软件进行数据拟合，应用信息技术更精确直观地探寻二者间的关系。
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实验数据处理
“
本次实验共有189组的角速度ω与对应向心加速度ａ，表１为截选的８组数据．打开Origin软件，将所有数据导入后点击“散点图”生成图像。
由于ａω散点图明显表现为非线性图像，因此在Origin软件中选择非线性曲线拟合．根据数据点所呈现的趋势具有乘幂函数的曲线特征，我们选择乘幂函数模型（Allometric），以ｙ＝ax^b的拟合公式进行数据拟合。
图７为数据以乘幂函数拟合的结果，其中“Ｒ平方（COD）”一栏作为拟合程度的指标，其数值越接近１表示函数与实际值的拟合程度越好。本次拟合曲线的Ｒ２值高达0.9999，代表拟合程度良好。根据拟合公式，ａ与ω满足关系式
相比于自制教具，结合Phyphox软件取材日常生活的简易实验可操作性强，且制作成本低、制作时间短，并能有效解决角速度与向心加速度难以测量的痛点，因此，本文介绍的３种生活用品均可用于教师课堂演示实验及学生课外动手实验，拓展了探究实验的实施空间。此外，本文借助Origin软件进行数据拟合，以拟合公式中ω的指数2.0114为依据呈现向心加速度与角速度平方成正比的关系，避免了只通过数据点的大致趋势判断变量间的函数关系，而缺乏严谨思维过程的问题.为学生完整而清晰地展现从原始数据到实验结论的思维过程，体现物理学研究的逻辑性。