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        光的直線傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

        2015-04-09 16:06:30李金華
        物理教學(xué)探討 2015年2期
        關(guān)鍵詞:演示實(shí)驗(yàn)設(shè)想改進(jìn)

        李金華

        摘 要:針對(duì)光的直線傳播實(shí)驗(yàn)中,探究光在三種不同狀態(tài)的物質(zhì)中傳播不明顯的現(xiàn)象,以及小孔成像的演示過(guò)程的不足,提出了自己的改進(jìn)想法,并對(duì)一些實(shí)驗(yàn)做了改進(jìn)后的自制教具。

        關(guān)鍵詞:光的直線傳播;演示實(shí)驗(yàn);改進(jìn);設(shè)想

        中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2015)2-0060-2

        光的直線傳播是蘇科版物理八年級(jí)上冊(cè)光現(xiàn)象第三節(jié)的教學(xué)內(nèi)容,教材中安排了探究光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播的教學(xué)。實(shí)驗(yàn)中筆者發(fā)現(xiàn)探究“光在不同狀態(tài)物質(zhì)中傳播”時(shí)現(xiàn)象很不明顯。在接下來(lái)研究小孔成像時(shí),又發(fā)現(xiàn)不好演示改變孔的形狀和大小來(lái)觀察像的變化,而且所成像亮度太暗,觀察效果差。針對(duì)以上不足,筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了部分改進(jìn)和制作,下面從三個(gè)方面分析筆者的嘗試和設(shè)想,以給大家一些啟示。

        1 探究光的直線傳播實(shí)驗(yàn)的常用方法分析

        1.探究光在三種不同狀態(tài)的物質(zhì)中傳播時(shí),我們常采用以下的一些做法:①為觀察光在空氣中的傳播情況,常在燃燒皿燃燒碎紙片產(chǎn)生煙霧,讓激光束穿過(guò)煙霧來(lái)觀察;②要觀察光在液體中的傳播情況,會(huì)選用清水(或有顏色的水),讓激光束穿過(guò)清水(或有顏色的水)來(lái)觀察;③觀察光在固體中的傳播情況,常選一塊長(zhǎng)方體玻璃磚,讓激光束穿過(guò)玻璃磚來(lái)觀察。

        2.探究光在不均勻介質(zhì)中傳播時(shí),常選用盛有清水的大玻璃容器,往里面不斷加入食鹽,使上下面呈現(xiàn)出不同的濃度,然后觀察激光束斜穿過(guò)不同濃度鹽水的傳播情況。

        3.教學(xué)時(shí)為幫助學(xué)生進(jìn)一步理解小孔成像現(xiàn)象,常選用易拉罐,半透明膜、蠟燭等器材,設(shè)計(jì)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置:將易拉罐上部去掉,用黑漆將其內(nèi)壁涂黑,并用鋼針在底部中心打一小孔,把薄膜固定在罐的上部,點(diǎn)燃蠟燭,讓小孔正對(duì)蠟焰,移動(dòng)罐到燭焰的距離,直到薄膜上出現(xiàn)燭焰的像。

        在教學(xué)實(shí)踐中,筆者嘗試做了這些實(shí)驗(yàn)后,發(fā)現(xiàn)它們存在不足之處。例如:看不清楚光在媒體中傳播的路徑。光在鹽水中傳播時(shí)路徑的彎曲不明顯。小孔成像的觀察效果差等。

        2 對(duì)教材中光沿直線傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)措施

        筆者對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn):

        實(shí)驗(yàn)1:選用一個(gè)長(zhǎng)方形玻璃容器,上面加蓋一張硬紙板,在其中間用鋼針打個(gè)小孔,用細(xì)線把蚊香吊在容器的中央(如圖2)。點(diǎn)燃蚊香一會(huì)兒,待容器中充滿濃煙時(shí),讓激光束穿過(guò)充滿濃煙的容器,可清晰觀察到光在空氣中沿直線傳播。

        實(shí)驗(yàn)2:同樣選用一個(gè)長(zhǎng)方形玻璃容器,在里面加一大半水,滴入幾滴牛奶,用玻璃棒攪拌均勻后靜置一會(huì)兒,用激光束沿水平方向穿過(guò)水中,可清楚觀察到光在水中沿直線傳播。

        實(shí)驗(yàn)3:選擇一面經(jīng)過(guò)打磨的毛玻璃來(lái)做實(shí)驗(yàn),讓激光束緊貼著其內(nèi)表面?zhèn)鞑ィ蜻x用較大的果凍來(lái)做實(shí)驗(yàn),讓激光束穿過(guò)果凍,都能明顯看出光在玻璃和果凍中沿直線傳播,如圖3。

        3

        實(shí)驗(yàn)4:選一個(gè)較大的長(zhǎng)方形玻璃水槽,將事先配好的四杯濃度不同的糖水,按照濃度等比例從大到小倒入水槽中,靜置一會(huì)兒。由于各層糖水間相互混合,水槽內(nèi)形成了從上到下濃度逐漸變大的不均勻的糖水。將一束激光從透明水槽側(cè)面沿75°左右的入射角,由最上層溶液斜向下射入糖水中,可觀察到激光在不均勻糖水中的傳播路徑是向下彎曲。做此實(shí)驗(yàn)時(shí),可同時(shí)做一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),用激光束斜射入均勻的蔗糖溶液中,讓學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)光的傳播路徑仍是直線。

        實(shí)驗(yàn)5:在研究小孔成像實(shí)驗(yàn)時(shí),筆者試著制作這樣一個(gè)研究裝置。制作方法如下(圖4):①選用葡萄酒包裝盒做框架,把其四壁用墨水涂黑(作為暗箱);②選用16只紅色LED發(fā)光二極管組成“F”形,作為光源(標(biāo)號(hào)1);③選用廢舊的鐵皮做成兩塊長(zhǎng)方形,成垂直方向固定,在一塊中間開(kāi)一個(gè)比較大的孔(直徑大約6 mm)(標(biāo)號(hào)2);④另選一塊作為導(dǎo)軌承載帶小孔的板和物體,用粗導(dǎo)線固定在導(dǎo)軌上;⑤剪一小塊鐵皮,開(kāi)三個(gè)不同形狀的孔(圓形、三角形和六邊形),然后將小鐵皮固定在開(kāi)有大孔的鐵皮上(一個(gè)點(diǎn)固定,可以旋轉(zhuǎn),使三個(gè)小孔剛好都能經(jīng)過(guò)大孔)(標(biāo)號(hào)3);⑥撬開(kāi)葡萄酒包裝盒底面一側(cè),安裝毛玻璃,作為光屏承接小孔所成的像(標(biāo)號(hào)4)。

        實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開(kāi)關(guān)使二極管發(fā)光組成“F”形,移動(dòng)拉線桿調(diào)節(jié)像與物到小孔的距離,觀察毛玻璃上像的正倒和大小變化,撥動(dòng)小鐵片改變小孔形狀,研究小孔成像與小孔形狀的具體關(guān)系。

        3 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和設(shè)想

        經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后,有如下特點(diǎn):

        1.學(xué)生對(duì)改進(jìn)后展現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象表現(xiàn)出更強(qiáng)烈的好奇和興趣,實(shí)驗(yàn)真正達(dá)到從學(xué)生的生活體驗(yàn)出發(fā),能讓每個(gè)學(xué)生都能親自參與體驗(yàn),獨(dú)立地去探索,充分發(fā)揮他們的時(shí)間和空間,激發(fā)起他們的創(chuàng)新潛能,從而獲得豐富的感性體驗(yàn)。

        2.實(shí)驗(yàn)所用的器材都來(lái)自于生活,很容易獲取,學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作安全、方便,充分體現(xiàn)了從生活走向物理,從物理走向社會(huì)的新課程理念。

        3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較以前更加明顯,即使在光線充足的白天課堂上也能看得很清楚,有利于學(xué)生對(duì)光沿直線傳播知識(shí)的理解,更方便教師對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程作出科學(xué)的解釋。例如:選用LED發(fā)光二極管組成的“F”形研究小孔成像時(shí),其發(fā)光亮度高,受外界光線影響小。課堂演示時(shí),很容易比較像與物的上下位置和左右關(guān)系。這是用燭焰做該實(shí)驗(yàn)達(dá)不到的,通過(guò)移動(dòng)小鐵片改變小孔的形狀,為接下去的實(shí)驗(yàn)探究提供了方便。

        改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)在顯示其新穎性的同時(shí),也產(chǎn)生新的不足:在研究小孔成像時(shí),展示小孔成像的大小隨物距和像距變化的實(shí)驗(yàn)推理過(guò)程,一定程度上增加了教學(xué)的難度。選用糖水研究光在不均勻介質(zhì)中傳播,更需在課前就要配好不同濃度的糖水,靜置好幾個(gè)小時(shí),操作技術(shù)要求高,給實(shí)驗(yàn)操作上帶來(lái)了一定的困難。

        總之,在探究物理實(shí)驗(yàn)時(shí),我們要善于引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的物品,改進(jìn)出最簡(jiǎn)單和直觀的實(shí)驗(yàn)器材,為每個(gè)學(xué)生動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)探究提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ),調(diào)動(dòng)他們從“要我學(xué)”向“我要學(xué)”的學(xué)情轉(zhuǎn)變,促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提高。

        參考文獻(xiàn):

        [1]林宜平.淺談演示光的直線傳播[J].物理通報(bào),2000,(5):36.

        [2]郭衛(wèi)東.低成本物理實(shí)驗(yàn)的巧妙設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].物理教學(xué)探討,2012,(7):3.

        (欄目編輯 王柏廬)

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