林飛

關(guān)鍵詞：小孔成像;小孔形狀; 距離;大型;可視度大

小孔成像實(shí)驗(yàn)是光的直線(xiàn)傳播最典型的演示實(shí)驗(yàn)。 “小孔所成的像的形狀與小孔形狀是否有關(guān)系？”，這個(gè)問(wèn)題一直是學(xué)生難以理解的教學(xué)難點(diǎn)。在“影子的形成”現(xiàn)象的觀(guān)察中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“影子的形狀就是物體的形狀的投影，與物體的形狀有著密切的關(guān)系”，學(xué)生的思維習(xí)慣和定勢(shì)思維造成了一種很自然的想法：“蠟燭火焰既然是通過(guò)小孔在光屏上形成的像，小孔擔(dān)當(dāng)著重要的角色，所成的像的形狀肯定與孔的形狀有關(guān)”，這就形成了光的直線(xiàn)傳播的教學(xué)難點(diǎn)，靠初中學(xué)生的知識(shí)水平和思維能力是難以突破的，只有通過(guò)直觀(guān)的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)加以驗(yàn)證，用感性認(rèn)識(shí)來(lái)幫助理解。

為了突破這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，本演示器巧妙地增加了可以改變小孔形狀的活動(dòng)拉片，讓燭焰同時(shí)通過(guò)三個(gè)不同形狀的小孔在光屏上同時(shí)形成三個(gè)完全一樣的燭焰的倒立的像，可有力地驗(yàn)證了“小孔成像的形狀只與燭焰形狀有關(guān)，與小孔的形狀無(wú)關(guān)”的結(jié)論。具體裝置和制作方法、操作方法如下。

1 ?作品裝置圖（圖1）

2 ?制作材料

大包裝盒（內(nèi)噴黑漆）（300mm×350mm×400mm） 、小包裝盒（220mm×200mm×100mm）、塑料撲克盒（100mm×60mm×15mm）、長(zhǎng)方形塑料片（250mm×56mm）、半透明塑料薄膜（220mm×200mm）、大電線(xiàn)槽（40mm×20mm×350mm）、小電線(xiàn)槽（20mm×10mm×350mm）、活動(dòng)夾、圓柱體木棍（直徑20mm、長(zhǎng)度100mm）。

3 ?制作方法

（1）取塑料撲克盒（100mm×60mm×15mm）一個(gè)，中央挖一個(gè)長(zhǎng)方形孔（40mm×15mm），兩側(cè)面各鋸出一個(gè)長(zhǎng)槽（60mm×3mm）（圖2）。

（2）取長(zhǎng)方形塑料拉片（250mm×56mm）一塊，在其中各挖一個(gè)大圓形孔、一個(gè)小圓形孔和三個(gè)多形孔（三角形、圓形孔、方形孔）（圖3）。

（3）把撲克盒裝在挖好長(zhǎng)方形大孔（100mm×60mm）的大盒前部，塑料片穿插過(guò)撲克盒兩端的槽。大盒內(nèi)頂部裝兩個(gè)底部挖長(zhǎng)槽（30mm×5mm）的大電線(xiàn)槽作為滑槽，內(nèi)各裝一小段小電線(xiàn)槽（20mm×10mm×100mm）當(dāng)滑塊。大盒底部裝一個(gè)大電線(xiàn)槽當(dāng)滑槽，裝一個(gè)小電線(xiàn)槽在大電線(xiàn)槽內(nèi)當(dāng)伸縮桿，伸縮桿末端裝一個(gè)活動(dòng)夾，用來(lái)固定蠟燭（臺(tái)）（圖1）。

（4）取小包裝盒（220mm×200mm×100mm），挖去底部一部分，蒙上半透明保鮮膜（220mm×200mm），做光屏用（圖4），并用細(xì)銅絲懸掛于頂部滑塊上，組成完整的作品（圖1），實(shí)物照片如圖5（a）所示。

4 ?使用方法

（1）把蠟燭（臺(tái)）裝在作品前活動(dòng)夾上。

（2）點(diǎn)燃蠟燭，拉動(dòng)塑料拉片，使大孔處于正中央，調(diào)節(jié)蠟焰高度，觀(guān)察到火焰通過(guò)大孔在光屏上只得到一個(gè)不清晰的光斑，說(shuō)明孔太大成不了清晰的像。

（3）使小孔處于正中央，在光屏上可以觀(guān)察到一個(gè)清晰倒立的像，如圖5（b）。調(diào)節(jié)燭焰到孔的距離和光屏到孔的距離，觀(guān)察成像大小的變化，說(shuō)明像的大小與距離有關(guān)。

（4）使三個(gè)不同形狀小孔處于正央，在光屏上觀(guān)察到三個(gè)形狀一樣的倒立的像，如圖5（c），說(shuō)明小孔成像的形狀與孔的形狀無(wú)關(guān)。

（5）手提教具，讓全班不同位置的同學(xué)觀(guān)察現(xiàn)象。

5 ?作品創(chuàng)新點(diǎn)

作品體積大，由于大盒內(nèi)表面涂噴黑漆，創(chuàng)造一個(gè)全黑的內(nèi)部環(huán)境，即使在較亮的教室環(huán)境下，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整角度，仍能保證學(xué)生從不同角度觀(guān)察現(xiàn)象，可視度大，并可移動(dòng)，供全班同學(xué)觀(guān)察，實(shí)現(xiàn)了大視野觀(guān)察的目的。在直觀(guān)顯示“小孔成像形狀與小孔形狀無(wú)關(guān)”的同時(shí)，還可通過(guò)調(diào)節(jié)燭臺(tái)拉桿的長(zhǎng)度和調(diào)節(jié)光屏到小孔的距離，研究成像大小與距離的關(guān)系，達(dá)到綜合研究的目的，是老師課堂演示的好教具。