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日志

 
 

【原创】【实验感言敢行】光学实验装置的改进  

2012-10-23 21:59:17|  分类: 业务与论文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        一、思想启迪

  上一年度教初二物理,当探究透镜对光线的作用时,用一个激光笔做光源,只知道凸透镜、凹透镜将光线折射了,至于是会聚还是发散,现象很模糊。凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,这是老师在模糊的实验现象基础上引导总结出的规律。由此,就突发奇想,用两条这样的平行光源来做这个实验,效果会怎样呢?“只怕想不到,没有做不到”,一想到就马上行动,改进实验,结果一试现象明显,直观易懂,效果显著。心里有种特别的成就感。

 由此,发散思维,大胆设问:是否能将许多光学实验结合用一个装置来完成呢?经深思熟虑,现已初具模型。

 二、装置改进的指导思想

 本着提高教育教学质量为宗旨,突出物理学科特点,深化实验教学的重要性、趣味性、可观性等;遵循物理实验教学的直观原则、可操作原则。力求实验现象明显,操作方便简单,做来得心应手,看来直观易懂,想来印记心里,用来水到渠成。

 三、传统实验装置的思维不周

 1、光源单一,无法显示一些实验所要达到的效果。如镜面反射、漫反射现象,凸透镜、凹透镜对光线的作用等。如图①,初学透镜对光线的作用时,到底是会聚还是发散了,学生不明就里,只知道光线发生折射。因为老师在演示实验时,大部分学生处于远观状态,根本不知道主光轴在何位置,折射光线是靠近主光轴还是偏离 主光轴(如图②和③),现象模糊不清,老师引导说“偏离就偏离,靠近就靠近”。(死记)

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                    图 ①                                                图 ②                                          图 ③ 

  2、光线的路径显示不明显、不完整,也不稳定。大家都知道,光路显示必须有它特定的条件。

(1)、在黑暗环境中——暗室,这在日常教学中是无法做到的,除非是专业的科学研究。

(2)、有颜色的气(液)体:只在探究光的折射规律时偶用此环境。

(3)、有雾的环境:教学中,老师们常用空气清新剂喷雾,再简单一点就是点一支烟或烧一沓纸。

  所以在这样环境条件下的实验现象不明,效果不好。光路不完整,同样不稳定,雾气没有了,路径也跟着消失了,老师门只好重复造就实验环境,既费时又费力。

  3、传统实验装置只具有单一光学实验功能。一个实验完成必须更换仪器设备,为实验的准备无形中延时,为老师的教学增添了诸多麻烦、负担。同样,仪器繁杂多变,现象不明显,增加了学生的学习难度。

  四、装置改进后的思维优势

  1、光路环境的改进:由稳定的黑暗室或雾环境、有色气(液)体组成。将专业科学研究环境缩小化、可移动化,搬到课堂上来,让所有的学生当一个专业的“科研工作者”。

  用透明体(塑料或玻璃)做成一个封闭但可开口的空心长方体如图④,将里面喷满烟雾(或注入有色液体), 既稳定,又持久。当光源发光时可清楚的长时间观察其路劲。这样,可将自然界中朦胧的事物特点凸现在师生眼前。让师生们在享受实验成功的过程中享受教与学的愉悦。          

【实验感言敢行】光学实验装置的改进 - 一片胡杨 - hy61816的博客

  图 ④   

  2、改进的光源:由激光笔将单一光源变为双平行或三平行光源,可单独使用,也可同时对比使用,既可寻特点又可导规律。如反射实验时,可清楚的观知,反射角等于入射角。镜面反射和漫反射实验时,其规律再明显不过了:平行光入射看到平行光反射出——镜面反射(如图⑤左),平行光入射向各个方向反射出——漫反射(如图⑤右)。

【实验感言敢行】光学实验装置的改进 - 一片胡杨 - hy61816的博客

  图 ⑤

 探究透镜对光线的作用时,显然通过凸透镜的几条光线汇聚在一起,而通过凹透镜的则发散开来(如图⑥和图⑦)。这就不是老师说“凸透镜将光线会聚,凹透镜将光线发散”了,而是实验现象直观的告诉同学们,如此的烙印终身难忘。

      

【实验感言敢行】光学实验装置的改进 - 一片胡杨 - hy61816的博客

   图⑥ 

【实验感言敢行】光学实验装置的改进 - 一片胡杨 - hy61816的博客

图 ⑦

                

  3、其它设施的改进:由单一功能光学设备转型为多功能的综合型装置,使该装置既可完成光的直线传播、光的反射、光的折射,还可以研究透镜对光线的作用等探究活动。

 (1)、空心长方体装置种有一道挡板,将其一分为二,可自由抽出更换光学器件:反射元件、折射元件等。还可自由转动角度以便探究各种光学规律等。

 (2)、挡板的另一边可注入有色液体,可探究光的折射规律。

 (3)、空心长方体两端都装有光源,可方便探究光既可以从空气入射,又可以从水中入射,观其折射规律。

   五、改进后的实验装置原理图(图⑧)

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  图 ⑧

  六、改进装置的实验效果反馈

  功能齐全,操作简单,现象直观明显,规律易找,携带方便。

  七、装置改进的自我评价

  1、装置改进所要克服的难点:

 (1)、多个光源的平行摆放及光源的稳定;

 (2)、放置光学元件挡板的换取及转动;

 (3)、一分为二的空心透明缸注入有色液体后的密封性。

  2、用本装置进行光学探究活动,操作简单,现象直观明显,易找规律,可以反复实验,也可以进行多种光学实验。既可作老师演示实验,也可作学生演示实验。

 通过实验的创新及实验探究,可以培养学生的思维和积极思考的精神,调动他们的学习积极性,提高他们的创新意识。

【绝对原创】

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