制作可准确计时的小车

王克忠

实验原型及不足

《小车的运动》一课，以学生喜爱的小车为话题，对小车在平面上的运动过程中所产生的问题“一辆载重汽车行驶的快慢与哪些因素有关”进行探究。

在本次实验中，对于学生来说，最大的困难在于如何准确测量小车快速通过一段距离需要的时间。传统的秒表可以计时，但是却很难记准确。怎样解决计时不准确的问题？结合我校开展的创客教育，我与学生一起设计了一款“计时小车”。

制作材料

车轮4个、车轴2个、橡胶轴套若干、椴木板、长螺栓及螺母、Arduino主板、数码管、开关、9V电池、红外发射和接收模块、杜邦线、热熔胶、五金固定件、小自攻螺丝、小黑板、大白纸、黑色宽胶带等。

制作过程

1.用切割锯割椴木板一块，尺寸为15？cm×10？cm。四个角上分别固定一个五金件，穿上车轴，用轴套固定，然后加上4个车轮，做成小车的底盘（如图1）。

2.分别在小车底盘上安装Arduino主板（如图2）、数码管、开关、9？v电池、红外发射和接收模块等，用热熔胶粘牢固，并用杜邦线对应着连线。程序设计可参考编写软件mixly。

3.在底盘上四个角的位置钻孔，穿上4個螺栓，用螺母固定好，再各安一个螺母，调整到统一的高度。

4.用椴木板和热熔胶制作一个和底盘一样大的盒子，作为小车的车斗。在对应着小车底盘的4个螺栓的位置分别钻孔。

5.将小车底盘和车斗对应着固定好。在小车前端系上细线，挂上一个回形针，方便挂螺母（如图3）。

6.在小黑板上铺白纸，用黑色胶带设置起点和终点，在终点处用木板设置障碍，防止小车掉下去。

使用方法

计时小车的底部有红外发射和接收模块，发射和接受产生的红外信号，当遇到黑色和白色时，会产生不同的值。小车从起点的黑线进入白色区域开始计时，到达终点的黑线停止计时，从而获取小车在白色区域内运动的时间。具体步骤如下：

1.将小黑板放在桌上，小车放在起点处，打开开关，此时数码管显示“0000”。

2.松开手，在螺母拉力带动下小车开始向前运动，当到达终点时，数码管显示时间。例如数码管显示“1：44”，此时可以记录下小车运动的时间是1"44。

3.再把小车推到起点处，然后松手，进行第二次测量。

拓展及应用

改进后的计时小车还可加入码盘，结合对置的红外发射接收模块，利用检测到黑色块和镂空块（如图4）的值，结合一圈转多少个黑色块和镂空块以及小车轮胎的周长编写程序，之后测量小车运动的路程、时间，就可计算出小车的平均速度，也可用数码管显示出来。此小车广泛应用于小学、中学的相关实验中，具有很大的推广价值。