陳雨寧

Accurate Quantification to Uncover the Shadow Phenomenon

CHEN Yuning

（Hangzhou Shengli Primary School， Hangzhou， Zhejiang 310016）

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.043

實(shí)驗(yàn)原型及不足

《影子的秘密》一課，建議利用手電筒和木塊進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，通過改變光的照射角度和改變圓木柱的擺放，讓影子發(fā)生變化，分析光源、阻擋物和影子三者之間的關(guān)系。該實(shí)驗(yàn)材料易得、方法簡便，但在執(zhí)教過程中卻發(fā)現(xiàn)難以得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，主要原因如下：白天的教室較難營造全黑環(huán)境，導(dǎo)致形成的影子暗淡且輪廓渙散；實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生沒有對影子形狀進(jìn)行即時(shí)記錄，也就是說在移動光源時(shí)，主要靠學(xué)生自我感覺記憶現(xiàn)象，難以精準(zhǔn)定量。

實(shí)驗(yàn)材料

長方形木板、透明硬質(zhì)塑料片、刻度紙帶、細(xì)木條、強(qiáng)力條形磁鐵、橡皮、墊片、手電筒、熱熔膠槍、透明膠帶等。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.用熱熔膠槍粘連四塊35 cm×10 cm的長方形木板，組成一個長方體。在長方體的一端，用熱熔膠槍粘上一塊邊長為10 cm的正方形透明硬質(zhì)塑料片當(dāng)作屏。并在屏外側(cè)貼上活動白紙，學(xué)生就可在白紙上繪制影子的形狀。

2.在兩個磁鐵上都用熱熔膠槍垂直粘上小木棒作為遮擋物和光源的支撐架，即一個插上遮擋物（橡皮），一個粘上墊片（墊片孔徑略大于手電筒的直徑），使橡皮、墊片和塑料片（屏）的三個中心處在一條直線上。在長方體外側(cè)配上兩個條形磁鐵，移動外部磁鐵，可使內(nèi)部磁鐵一起移動。

3.在長方體的外側(cè)貼上刻度紙帶，0刻度線與屏（塑料片）對齊。紙帶外側(cè)再貼一層透明光滑塑料膠帶，以減少磁鐵移動時(shí)的摩擦和刻度紙帶的磨損（如圖1）。

使用方法

打開手電筒，對準(zhǔn)墊片的中間圓孔，固定光源位置。將磁鐵置于長方體一個壁的內(nèi)外兩側(cè)，利用磁鐵異性相吸原理，移動或旋轉(zhuǎn)外側(cè)磁鐵，帶動內(nèi)部磁鐵改變位置，從而實(shí)現(xiàn)遮擋物和光源的距離或遮擋物受光面形狀的變化。因?yàn)橛操|(zhì)塑料片可透光，學(xué)生可將記錄單粘到塑料片上描繪影子的輪廓，同時(shí)記錄遮擋物的具體位置（如圖2）。之后，教師再繼續(xù)提供多記錄單，記錄更改光源或遮光物位置時(shí)影子的變化情況。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

1.一盒多用。改進(jìn)后的教具可以探究遮擋物形狀、遮擋物與屏的距離、光源與遮擋物距離等對影子的影響，只需簡單移動或轉(zhuǎn)動外部磁鐵，即可輕松控制變量，減少學(xué)生手持實(shí)驗(yàn)器材帶來的抖動干擾，同時(shí)節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

2.明暗分離。教具創(chuàng)造了內(nèi)部全黑暗的條件，不受外界光線的影響，使得影子更清晰，方便在屏外側(cè)的白紙上進(jìn)行描形畫影記錄。

3.記錄得法。刻度紙帶和記錄單的使用，讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)有記錄，將抽象距離轉(zhuǎn)化為實(shí)際數(shù)值，定量分析距離影響影子變化的規(guī)律，使思維可視化；在同規(guī)格的記錄單上比較影子大小和形狀，參考標(biāo)準(zhǔn)一致，結(jié)論更準(zhǔn)確。