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通过步长估计身高

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关键概念
身高
距离
步行
估计

介绍
你有没有发现,有时你需要走快点去赶上一些人,而有时你需要放慢速度去和一些人保持并行?这都是因为和你一起走的人的腿长与你的腿长有些不同。在这项科学实验中,你将会分析人们走路速度的差异,来寻找一个人走路速度与其身高的关系,并以此来估计自己的身高。

背景
计步器是慢跑者和散步者用于统计运动距离的工具。许多计步器在使用时需要输入身高来获得精确的结果。
为什么身高对于测量一个人走了多少路来说是一个重要的变量?一部分答案与比例有关。我们的身体中有许多有趣的比例。比如,当你伸开双臂,两个手指间的距离跟你的身高相同。也有其他比例,每个比例都表示你身体一部分与另一部分的尺寸关系。因为一个人的腿长与身高间存在一个比例,后者会影响你走一步需要的时间。每一步占用时间越长,在散步、慢跑或者跑步时,同样步数下走的距离越大。计数器就用这个比例来计算散步和跑步时的距离。

材料
20英尺直人行道或者走廊
人行道记号或者两个标识出20英尺的物体
卷尺
至少三个志愿者(身高不同)
钢笔或铅笔
纸片
计算器

准备
找个至少长20英尺的人行道或走廊
用卷尺,量出20英尺,标记起点和终点,或者用物体作为标志

步骤
测量志愿者的身高,他们有多高?把身高写到纸片上。
让志愿者从起点走20英尺走到终点,记下他们的步数。你数了多少步?写下答案。
对至少两个或者更多志愿者重复上述步骤。每个志愿者分别多高?他们走的步数相同吗?还是存在差别?请写下数字。
对每个志愿者,用20英尺除以他们的步数,计算他们的步长。他们的步长分别是多少?
对每个志愿者,用步长除以他们的身高,计算步长与身高的比例。你得到了哪些数字?不同志愿者的比例一样吗?把步长与身高的比例求平均。写下答案。
最后,用这些结果来估计你自己的身高。从起点走20英尺走到终点,并记下自己走的步数。用20英尺除以你走的步数。你的步长是多少?然后,把步长除以志愿者的平均步长/身高比例。基于数据,你的身高估计为多少?
让一个人精确地量一下你的身高。你的实际身高与你估计的差多少?你的估计是否精确?
扩展:多找些人来做这个实验。比如,你可以去公园的一个慢跑道上寻找志愿者。试着统计至少十个志愿者的数据。步长/身高比例是否存在较大变化?是不是数据越多,估计越精确?
扩展:你可以再做一次这个实验,但是这次让志愿者走慢点,适度快或者非常快。一个人的速度是如何影响其步长的?人与人之间还有哪些比例是一致的?
扩展:人体有许多有趣的比例,比如在活动背景中提到的。你可以寻找人体中其他的比例,像活动中的这个比例一样来进行分析。在探索部分寻找相关资源。


观察与结果

当你把志愿者的步长除以他们的身高,你得到的比例是否接近0.4?你能不能根据这个比例,粗略地估计自己的身高?一个计步器就是假设所有的人都有一样的比例,即使他们身高不同。在这项活动中,你能够发现这个假设非常精确。平均地,大人的步长大概为2.2至2.5英尺。一般,如果你把一个人的步长除以他的身高,得到的数值大约为0.4(可以在0.41-0.45间变动)。所以,你可以用一个人的步长除以0.43,才粗略估计其身高。估算的身高与实际身高的差别一般在2英尺内。


(翻译 刘夏,审校 余卉)


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