“立体物理” · 大学物理实验 · 虚拟仿真
气垫导轨虚拟仿真实验
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气垫导轨虚拟仿真实验
为什么要做这个实验
仪器昂贵、误差难控、时空受限 —— 传统气垫导轨实验的三道坎。
传统气垫导轨实验依赖真实硬件：仪器价格昂贵，创新实验难以推广；学生操作易引入误差；受场地与时间限制，无法随时实验。
虚拟仿真实验打破这些限制：可随时随地开展，实现「一人一机」，及时获得实验数据；可按需设置参数与条件，进行多样化探索。
这是一个什么作品
中国大学生计算机设计大赛参赛作品。
作品名：「立体物理」气垫导轨虚拟教学实验（作品编号 2025023491）。大类：微课与 AI 辅助教学；小类：中、小学数学或自然科学课程。
基于 Unity 开发，高度还原气垫导轨实验场景。用户可便捷开展测加速度与速度、验证动量守恒定律等实验，以交互形式深化理解物理原理，打破时空限制，助力物理实验教学。
- 作品编号 2025023491
- 参赛：中国大学生计算机设计大赛（2025）
- 平台：Windows / Linux
怎么搭起来
Unity + Blender + C#，从建模到可交互的完整管线。
开发流程：Blender 3.6 构建白模（气垫导轨、滑块等）→ 绘制并赋予材质 → 导入 Unity 拼接场景 → 设置摄像机、环境光、碰撞箱与物理属性，完成程序场景基底。
- 建模：Blender 3.6（白模 + 材质节点）
- 引擎：Unity（物理引擎 PhysX）
- 脚本：C#（Visual Studio）
- 图像处理：Photoshop
- UI：Unity 2D 界面 + TextMeshPro
开发环境以 Windows 为主，运行展示支持 Windows / Linux。
实验软件怎么用
三个场景，参数可调，数据自动成表。
系统提供三个实验场景入口：弹性碰撞、完全非弹性碰撞、加速度测量。学生点击进入对应场景。
- 弹性碰撞：质量/初速度可调，显示碰撞前后速度，验证动量守恒
- 完全非弹性碰撞：滑块粘连动画，显示共速值，计算动能损耗
- 加速度测量：固定光电门间距，自动计算加速度
- 参数设置：质量、初速度、恢复系数；光电门记录时间
- 数据展示：动态生成表格（速度/动量/加速度），支持实验报告一键生成
操作极简：界面仅保留核心参数输入与启动按钮，学生无需复杂培训即可上手。
我做了哪部分
团队三人（ZBF · XWL · HWY），我担任统筹，分工比例 40%。
团队共三人（ZBF · XWL · HWY）。我在项目中负责统筹，并承担『实验主体编程 + 动画效果』方向的核心开发。
- 实验主体逻辑(C#/Unity 物理)
- 碰撞检测与动量/加速度计算
- 数据记录与表格生成(PlayerPrefs)
- 部分动画与交互效果
- 软著申请与答辩材料
整体分工比例 ZBF : XWL : HWY ≈ 40% : 30% : 30%。
分工边界
明确自己写的部分，不揽他人成果。
UI 界面与 2D 交互由组员二完成；仪器建模、场景整体设计与视频剪辑由组员一完成；实验主体编程、动画与汇报由组员三（ZBF）完成。
因此本页记录的「我的贡献」仅指我直接负责的模块，协作部分如实归属对应成员。
最后拿到什么
软件著作权 + 国家级赛事参赛。
获得软件著作权（登记号 2025SR2140826，大学物理实验气垫导轨软件，V1.0）。
作品参赛中国大学生计算机设计大赛（微课与 AI 辅助教学类，2025），完成从建模、开发到答辩的完整闭环。