“測定反應(yīng)速度”簡易裝置的制作與使用

楊 艷

(湖北省枝江市白洋鎮(zhèn)雅畈初級中學(xué) 枝江 443208)

“測定反應(yīng)速度”是人教版教材生物學(xué)七年級(下冊)第4單元第6章第3節(jié)“神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式”一節(jié)的探究活動。本文引導(dǎo)學(xué)生制作與改進“測定反應(yīng)速度”實驗裝置，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，同時也能快捷地突破教學(xué)難點，助力核心素養(yǎng)的形成。

1 裝置的制作背景

1.1 教材上的實驗設(shè)計 人教版教材初中生物學(xué)采用的直尺測速法。測試者手握直尺上刻度值大的一端，受測者將拇指和食指對準這把直尺零刻度的一端，但不接觸直尺，眼睛盯住測試者的手或直尺。當測試者手松開，直尺會自由落下，此時受測者的拇指和食指立即合攏將下落的直尺捏住，并記錄手指上緣的直尺刻度，這個刻度大致體現(xiàn)了受測者的反應(yīng)速度。

1.2 實驗中遇到的困難 在實驗中遇到的困難有：

1.2.1 實驗誤差大 直尺測速法需要受測者張開拇指和食指，但受測者每次拇指與食指張開寬度不一樣；手指邊緣不整齊，夾住直尺無法準確地讀數(shù)。以上兩個因素都會導(dǎo)致較大的實驗誤差。

1.2.2 實驗結(jié)果失真 直尺測速法需要受測者拇指和食指對準零刻度，但不能接觸直尺，在對準的過程中，測試者與受測者的手會無意識地顫動，使受測者的手指偏離零刻度；測試中受測者會無意識地將手上移去抓直尺。

1.2.3 不易測出結(jié)果 有研究表明： 一般正常成人的簡單反應(yīng)時間大約0.18～0.28 s[1]。經(jīng)過自由落體公式H=gt2可換算出直尺下落的距離大約是15.88～38.42 cm，經(jīng)過多組學(xué)生通過直尺測速法測得直尺的下落距離大約是20 cm左右。而學(xué)生一般用的直尺的最大刻度值為15～20 cm，不容易夾住直尺。若換用30 cm的直尺，由于直尺的重量和手指的捏合力等因素，直尺容易從手中滑落或直尺在手中下滑一定的距離。

1.2.4 難于激發(fā)興趣 直尺測速法測試方法偏簡單粗糙，實驗結(jié)果以直尺的運動距離顯示，難于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2 裝置制作與改進

2.1 制作材料 具體如下：

材料： 木板60×45×2 cm(可以用4開實心畫板代替)1塊，小木塊12×8×4 cm 2塊，木條45×2×2 cm 1根，長釘2個，小釘若干個，10 g鉤碼1個，滑輪1個，細鐵絲20 cm，細線150 cm，5.7 mm的方孔彈簧扣1個，A4紙若干張。

工具： 直尺，記號筆，膠水，剪刀，錘子，膠帶。

2.2 制作方法 參見裝置圖1。

2.2.1 畫刻度線 用直尺和記號筆在木板寬的右三分點處畫上刻度線，零刻度在距木板上邊緣約8 cm處，并在刻度上貼上透明膠帶，作為鉤碼運動軌道。用光滑膠帶可減少鉤碼運動阻力，同時避免刻度被磨滅。

2.2.2 制作反應(yīng)時間查詢表 鉤碼下落時作自由落體運動，所以可根據(jù)自由落體公式h=gt2計算出距離(h)與時間(t)的對應(yīng)關(guān)系，并制成表格，打印出來貼在木板左邊的空白處(表1)。

2.2.3 安裝底座 在木板下方左右兩處分別釘上兩個小木塊，作為底座。為了美觀可以為底座貼上白紙或其他裝飾紙。

2.2.4 安裝滑輪 用2個長釘穿過木條的兩端，然后將長釘釘在木板的上方。在刻度線對應(yīng)的木板上方，木條下方，安裝滑輪，用細鐵絲和小釘將滑輪固定，要保證繞過滑輪的細線分別在木板的前后方。

表1 反應(yīng)時間查詢表

2.2.5 安裝開關(guān) 用膠水和小釘將彈簧扣固定在零刻度線正上方距木板邊緣2 cm處。

2.2.6 安裝鉤碼 在木板后面，刻度線末端對應(yīng)處釘一個小釘，用于放置細線。細線的一端系住鉤碼，另一端穿過彈簧扣，繞過滑輪，使鉤碼位于零刻度處，置于木板后的小釘上。

3 裝置的使用方法

3.1 準備 受測者位于木板前方，右手扶在滑輪和開關(guān)的右側(cè)(慣用左手者則用左手扶左邊)，大拇指置于開關(guān)上，虎口置于木板上方，其他4指自然置于木板后，準備按壓開關(guān)，眼睛注視鉤碼。測試者位于木板的后方，一手扶住木板下側(cè)或底座，一手控制細線，使鉤碼位于零刻度，便于自由下落。

3.2 測試 測試者在后方放開細線，鉤碼自由下落。受測者看到鉤碼下落，按壓開關(guān)，使鉤碼停止下落。重復(fù)測試3次(圖1)。

3.3 結(jié)果 記錄鉤碼自由下落的距離(h)。通過反應(yīng)時間查詢表查詢出對應(yīng)反應(yīng)時間。

4 簡易裝置的優(yōu)點

“測定反應(yīng)速度”簡易裝置的制作材料都來源于日常生活，容易獲取。有些材料可實現(xiàn)廢舊物品再利用。例如，底座用的廢棄的邊角料、木板可用廢棄的文件盒代替。該簡易裝置容易制作，一個人完全可獨立完成。

該簡易裝置最大程度地控制了實驗變量，受測者只能根據(jù)鉤碼的運動與否做出反應(yīng)，不會受到測試者手的動作的暗示。鉤碼具有指針性，讀數(shù)準確方便，并且可通過反應(yīng)表直接查出準確的反應(yīng)時間。

該裝置的制作和使用都很簡單，結(jié)果準確，增加了學(xué)生的主觀參與度，能激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)。