每日科学第38期

怎样才能走直线？

参与学生：郑智翔、欧家裕 指导教师：陈国荣

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学习目标

1. 理解视觉参照物在保持直线行走中的重要性。

2. 探索人类在闭眼状态下无法保持直线行走的原因。

3. 通过实验验证视觉对方向感的影响。

材料准备

1. 一条清晰的直线（可以在地面上用胶带标出）。

2. 眼罩一个。

3. 小推车一个。

4. 记录工具（如手机、笔记本和笔）。

实验步骤

1. 实验准备

o 在地面上用胶带或其他方法标出一条清晰的直线。

o 准备好眼罩和小推车。

2. 第一次尝试（睁眼）

o 被试者站在直线的一端，睁开眼睛，推着小推车沿直线行走到尽头。

o 观察并记录被试者是否能够保持在直线上行走。

3. 第二次尝试（闭眼）

o 被试者戴上眼罩，推着小推车，尝试沿直线行走到尽头。

o 记录被试者是否偏离直线，以及偏离的程度。

4. 第三次尝试（闭眼不带推车）

o 被试者卸下推车，只戴眼罩，再次尝试沿直线行走到尽头。

o 记录被试者是否偏离直线，以及偏离的程度。

5. 分析与讨论

o 比较睁眼和闭眼时的行走情况，讨论视觉参照物在保持方向上的重要性。

o 总结为什么人类在闭上眼睛时难以保持直线行走。

实验现象

1. 睁眼推车行走：

o 被试者能够沿直线行走到尽头，推车在直线上移动，没有明显偏离。

2. 闭眼推车行走：

o 被试者推着小推车时，明显偏离了直线，偏离程度较大，无法保持在直线上行走。

3. 闭眼不推车行走：

o 被试者卸下推车后，依然闭着眼睛行走，依旧无法保持直线，偏离了直线。

实验原理

1. 视觉参照物的作用：

o 人类在行走时，通过眼睛看到周围的物体，利用这些物体作为参照物来调整行走方向。视觉参照物提供了一个稳定的参考框架，使人能够随时纠正自己偏离的方向，从而保持直线行走。

2. 前庭系统的局限性：

o 人类的前庭系统负责感知头部和身体的运动及位置变化，但在缺乏视觉反馈的情况下，前庭系统无法提供精确的方向感。由于前庭系统感知到的运动信息较为模糊，无法单独维持精确的直线行走。

3. 肌肉记忆和本体感觉：

o 人体依靠肌肉记忆和本体感觉来感知自身位置和运动。然而，这些感觉在缺乏视觉反馈时容易受到影响，导致无法准确控制行走方向。

4. 偏离现象的原因：

o 在闭眼状态下，由于没有视觉参照物提供反馈，前庭系统和本体感觉无法精确地控制方向，人容易出现偏离直线的现象。这种偏离可能是由于身体自然的微小不对称，或者是由于无法精确感知自己的运动方向所导致。

趣味拓展：

1. 沙漠中的迷失现象：

o 在沙漠中，许多人迷失方向后会以圆圈路线行走。这是因为沙漠环境中缺乏明显的视觉参照物，导致人们难以保持直线。每一步的微小偏离会逐渐积累，最终形成一个圆圈。

o 这与我们在实验中看到的现象类似，说明了视觉参照物在保持方向上的重要性。

2. 水下导航：

o 潜水员在水下没有明显参照物时，也会面临方向感丧失的问题。许多潜水员在开阔的水域中迷失方向，因为水下的环境常常缺乏稳定的参照物。

o 为了应对这一问题，潜水员通常依赖罗盘和潜水计算机等工具来导航。

3. 太空行走：

o 宇航员在太空中行走时，没有地球上的重力和固定参照物，很容易失去方向感。为了保证安全，宇航员依靠航天器上的绳索和导航设备来保持方向和位置。

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