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日志

 
 

实验“困惑”,收获“成就” ——光学实验装置的改进  

2015-06-23 22:02:49|  分类: 业务与论文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、思想启迪

时隔多年再教初二物理,当探究透镜对光线的作用进行演示实验时,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,用两条或三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,深化实验教学的应用性、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、传统实验装置带来的困惑

困惑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,         图 ①

老师引导说“偏离就偏离,靠近就靠近”。(死记)

 

 

           图 ②                        图 ③  

困惑2、光路环境不稳定,光线路径显示不明显、不完整。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。

(3)、有雾的环境:教学中,老师们常用空气清新剂喷雾,再简单一点就是点燃一支烟或烧一沓纸。

所以在这样条件下的实验现象不明,效果不好。光路不完整,不稳定,雾气没有了,路径也跟着消失了,老师们只好重复造就实验环境,既费时费力,又污染环境,同时也极不雅观。

困惑3、光源不稳定:其一,光源持在教师手中,没有固定的支点,很难稳定效果;其二,常用的激光笔光源开关是有弹回力的,实验演示和内容讲授是不能同时进行的。

困惑4、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,使实验的准备延时,为老师的教学增繁。同时,仪器繁杂多变,现象不明显,增加了学习难度。

四、装置改进成就

1、实验装置改进如图

 

 

 

 

 

 

 

 

2、收获成就

成就一:改极不稳定的雾环境为长绒毛面显示光路,既稳定,又清晰,还持续,同时还环保,为上上之策。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”。(如图)

 

 

 

 

 

成就二:造就多条平行光源,可单独使用,也可同时对比使用,既可寻特点又可导规律。例如探究“透镜对光线的作用”时,能清楚的显示出规律,让学生一目了然的感知事物(有图可证)。

 

 

 

 

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。

成就三:用分控开关可以随意控制多个光源,既稳定又方便,实验和讲授同时进行,树立一盏学生感知事物规律的航标灯。

 

 

 

 

成就四:利用滑轨,可随意改变入射光路,从而对应出反射光线,将反射规律中的“反射角等于入射角,反射角随着入射角的增大而增大,减小而减小”表现得淋漓尽致。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

成就五:利用二合一平板可以灵活的论证“反射光线、折射光线和入射光线是否在同一平面内”,给学生以视觉感知的冲击,印象深刻。

 

 

 

 

成就六:由单一功能光学设备转型为多功能的综合型装置。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。可谓“百宝箱,万精油”也!

五、改进实验装置的反馈

(一)器材:易找,清洁环保,持续使用,携带方便,精致小巧。

(二)效果:功能齐全,操作简单,现象明显,规律易找

六、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)、滑轨的弧度及滑轨离平板的高度;

(3)、长绒毛铺垫的均匀程度及长度。

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,可以培养学生积极思考的精神,调动他们的学习积极性,提高他们的思维能力和创新意识。

2014年9月

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