本发明涉及物理教具，尤其是涉及一种数字化教学的可视化切割磁感线教具及实施方法。
背景技术：
1、现有技术中，例如cn208422210u公开了一种磁感线演示教具，其中的演示板可以分块折叠，用的时候可以将分块的透明板对接拼合，同时用于盛放演示板的放置台也可以拆分，好收纳，不容易丢失，在运输过程中也不会因为体积大而被压坏、破损，拼合后的演示板放置于拼合的放置台上，教师手拿磁铁在演示板下部进行运动，吸引铁屑，演示磁感线的分布以及n极、s极的特性，演示完毕后，磁铁可以放置于放置台的放置槽内，将整套设备整理、规整，不占空间，不易丢失。
2、但是该方案演示范围受限制，仅限于平面内的磁感线演示，对于更复杂的三维磁场分布无法有效展示；技术集成度低，与集成了传感器、软件等高科技元素的数字化教具相比，这种模型的技术集成度较低，可能无法满足现代化教学的需求。
3、cn212322501u公开了一种用于展示切割磁感线产生电流的教具，通过调节磁铁运动速度以直观地展示磁感线切割速度对电流的影响。
4、但是切割磁感线教具主要依赖于物理模型的展示，其可视化程度有限，不便于学生分析和理解，同时缺乏数字化技术所提供的实时数据反馈，无法实时显示磁感线切割速度、感应电流强度等数据。
5、因此，提供一种数字化教学的可视化切割磁感线教具及实施方法，来解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种数字化教学的可视化切割磁感线教具及实施方法，通过数字化技术和物理原理相结合的手段实现可视化效果，帮助学生更直观地理解磁感线的概念及其在电磁感应现象中的作用。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，包括设置在空气加湿器上方的场景模拟装置和和实时数据反馈装置；
3、所述场景模拟装置包括结构件和设置在结构件两端的光线接收装置和光线发射装置，所述光线接收装置和所述光线发射装置之间设置有线圈，所述线圈的一端穿过所述结构件与操作手柄连接，靠近所述手柄一侧的所述线圈的垂直方向上设置有传感器；所述传感器与所述实时数据反馈装置连接。
4、优选的，实时数据反馈装置包括显示器和操作端，所述操作端控制线圈的位置，穿过所述线圈的光线条数通过所述显示器实时显示。
5、优选的，所述光线发射装置设置为多孔结构，所述多孔结构设置为不少于两个孔位，孔位内设置有激光笔，孔位下方设置有凹槽，所述凹槽内设置有所述激光笔的开关按键，所述开关按键设置为中键开关。
6、优选的，所述结构件的下方设置有圆孔，所述圆孔与所述空气加湿器的出气孔配合连接。
7、优选的，所述结构件的一端为封闭平面，所述封闭平面的内壁上设置有凸起，所述光线接收装置上设置有与所述凸起对应安装的凹槽，所述结构件与所述光线接收装置通过所述凸起与所述凹槽配合连接。
8、优选的，所述手柄末端设置有下位机，所述下位机与所述传感器连接，所述传感器为位姿传感器。
9、根据权利要求1-6任意一项所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具的实施方法，具体包括以下步骤：
10、s1：采用include<>调用程序中所需要的全部库；
11、s2：定义widget类的主程序入口和用于存储系统中连接的串口名称；
12、s3：创建一个串口指针，serialport＝new qserialport()；获取存储系统中的串口函数；foreach(const qserialportinfo&info0,qserialportinfo::availableports()){serialnameport<<info0.portname()；}；
13、s4：将存储系统中已经连接的串口通过显示器显示在界面中进行选择；
14、s5：定义信号函数触发条件；在收到串口数据时，触发信号函数void widget::serialport_readyread_slot()；
15、s6：查找位姿传感器数据的头字符和尾字符；
16、s7：将有效数据写入recvbuf_com1中，将数据转换为字符类型；
17、s8：判断穿过的磁感线条数，将读取的数据显示到显示器的界面中。
18、优选的，所述下位机进行位姿传感器数据读取和解算，所述显示器的上位机部分为基于qt平台用c语言编写的穿过线圈磁感线数量显示界面。
19、因此，本发明采用上述一种数字化教学的可视化切割磁感线教具及实施方法，具备以下有益效果：
20、(1)本发明利用激光笔发射的光线来模拟磁感线，依据丁达尔效应凭借水蒸气使光线肉眼可见，通过位姿传感器与线圈同步旋转来展示磁通量的变化，突破了传统教学中单一展示磁场方向与闭合回路方向垂直的限制，而且通过将抽象的磁感线以可视化的方式呈现，使学生能够直观地观察和理解磁感线与磁通量变化之间的关系。
21、(2)本发明提供一种能够全面展示磁通量变化对感应电流产生影响的演示模型。通过数字化技术和物理原理相结合的手段实现可视化效果，帮助学生更直观地理解磁感线的概念及其在电磁感应现象中的作用。
22、(3)本发明使用小型充电空气加湿器，并在3d打印模型框架中预留加湿器的位置，使得整体模型更加紧凑和便携。这种改进不仅提升了装置的美观度和实用性，而且降低了使用难度，使得教学演示更加简便快捷。
23、(4)本发明装置成本低，所采用的器材、零件均为低成本材料和生活中常见的小电器，非常适合大面积普及和使用。
24、(5)本发明通过对物理学、传感器、编程等技术的融合，让学生们产生多学科交叉融合的意识，激发学生们对新技术的兴趣，调动学习的积极性。
25、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：包括设置在空气加湿器上方的场景模拟装置和和实时数据反馈装置；
2.根据权利要求1所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：实时数据反馈装置包括显示器和操作端，所述操作端控制线圈的位置，穿过所述线圈的光线条数通过所述显示器实时显示。
3.根据权利要求1所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：所述光线发射装置设置为多孔结构，所述多孔结构设置为不少于两个孔位，孔位内设置有激光笔，孔位下方设置有凹槽，所述凹槽内设置有所述激光笔的开关按键，所述开关按键设置为中键开关。
4.根据权利要求3所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：所述结构件的下方设置有圆孔，所述圆孔与所述空气加湿器的出气孔配合连接。
5.根据权利要求1所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：所述结构件的一端为封闭平面，所述封闭平面的内壁上设置有凸起，所述光线接收装置上设置有与所述凸起对应安装的凹槽，所述结构件与所述光线接收装置通过所述凸起与所述凹槽配合连接。
6.根据权利要求1所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具，其特征在于：所述手柄末端设置有下位机，所述下位机与所述传感器连接，所述传感器为位姿传感器。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具的实施方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种将数字化教学的可视化切割磁感线教具实施方法，其特征在于：所述下位机进行位姿传感器数据读取和解算，所述显示器的上位机部分为基于qt平台用c语言编写的穿过线圈磁感线数量显示界面。
