完成条件
物理反应时间尺
一、项目简介
“物理反应时间尺”是人教版高中物理必修一第二章第五节《自由落体运动》中“做一做”的内容，其中介绍了一种测定人的反应时间的简单方法。让一位同学A用两个手指捏住直尺的顶端，另一位同学B用一只手在直尺下方做捏尺的准备，但手不能碰到尺，记下这时手指在直尺的位置。当同学B看到同学A放开尺子时，同学B立即捏住直尺。测出尺子下落的高度，根据自由落体运动的知识，便可计算出同学B的反应时间。该方法简单易行，但每次都要进行计算才能间接地得出人的反应时间，且每次都需要两人配合完成。能否设计一个特殊的尺子及实验装置，一个人便能独立完成，且能立即读出对应的时间。
本节课将通过Excel软件制作反应尺，利用国产开源硬件“行空板”制作实验装置，实现一人独立完成实验，并可进一步完成自动测量、显示反应时间。
二、软硬件清单
- 硬件：行空板、触摸传感器、电磁铁（L289N驱动板）、LED灯环、定制反应尺（含铜线触点）。
- 软件：Excel（数据计算）、Word（刻度设计）、Mind+（行空板编程）。
三、学科知识
该项目制作涉及多学科的知识点，主要有（来源于DeepSeek的分析）
（一）物理（核心学科）
- 自由落体运动
- 原理应用：利用自由落体公式
- 计算反应时间，将下落高度转换为时间值，体现了重力加速度的实际应用。
- 实验操作：通过直尺下落测量反应时间，分析空气阻力对物体下落的影响（如传统实验中需两人配合的局限性）。
- 电路与传感器技术
- 硬件搭建：使用行空板、触摸传感器、线圈等元件构建实验装置，涉及电路连接（如L289N驱动板控制电磁铁）和信号传输原理13。
- 自动化改进：通过铜线接触传感器检测下落终止信号，实现反应时间的自动计算，减少人为误差。
（二）信息科技（关键技术支撑）
- 数据处理与编程
- Excel与Word应用：利用Excel公式（如 =SQRT(2*A2*0.01/9.8)）批量计算时间刻度，并通过Word绘制精确的刻度图，提升数据可视化能力。
- 行空板编程：使用Python和pinpong库控制传感器，实现实验流程自动化（如随机等待时间生成、信号触发与计时）。
- 人机交互设计
- 动态显示：通过屏幕实时更新反应时间数据，结合灯环（绿灯准备、红灯下落）增强实验交互性。
（三）数学（数据转换与分析）
- 公式推导与单位换算
- 将自由落体公式变形，完成从距离（厘米）到时间（秒）的转换，涉及平方根运算和单位换算。
- 误差分析与统计
- 对比手动与自动测量的数据差异，计算平均反应时间，分析装置精度。
（四）生物（拓展关联）
- 人体反应机制
- 结合神经反射弧原理（感受器→传入神经→神经中枢→效应器），解释反应时间的生理学基础。
四、项目链接
最后修改: 2025年05月2日 星期五 17:45