【做中学】第56期:影子课题之科学实验

编者荐语:目前很多学生物理学习中不进行实验操作,只是在机械性“刷题”,这一现象在毕业年级显得尤为突出,这种“假实验”的恶果直接导致学生的动手能力越来越差。学习物理就必须要多动手,多思考,而不仅仅是做几道物理习题,那只会是“纸上谈兵”。近几年中考物理试题评价的导向就是在引领我们的课堂教学从“知识传递”走向“思维培养”的真正转型。“刷题”时代已经一去不复返了,必须引领学生进行“体验式学习”。“做中学”已经成为信息时代学生学习方式变革的必然选择,也是教师进行深度实践教学的最佳选择。

为此,微信公众号特推出《做中学》专栏,给大家推荐的是编者和学生这几年物理课改的一些典型案例,提供的实验素材可以作为一线教师很好的借鉴资料,也可以作为学生自主性探究式学习的参考资料。

《做中学》专栏主要有以下几个栏目:原创试题、创新实验、现象解析、参考答案、中考链接。由于编者能力和水平有限,加之时间仓促,难免存在一些纰漏,还望给予建设性的建议与帮助,谢谢您的不吝赐教。

【做中学】第56期影子课题之科学实验

   原创试题:小展同学在学习“光的传播”时,对于以下三个问题仍存在疑惑:
1.影子是怎样形成?(或影子形成需要哪些条件?)
2.影子的长短在一天的长短是如何变化的?影子的方向与太阳的方向又有什么关系?
3.你知道手术用的无影灯形成的原因吗?
请你帮助小展同学设计几个小实验,来帮助她解决这几个问题。
创新实验:影子课题之科学实验
(李展业)
设计实验:
第一环节:探究影子形成的条件
1.将一节干电池置于白纸上,将室内灯打开,观察现象,将室内灯关闭,再观察现象(图1);
图1
2.将玻璃放在白纸上,打开室内灯,再观察现象(图2);
图2
3.通过上面的实验,你能总结出影子形成的条件吗?你能尝试将形成的过程描述出来吗?
第二环节:探究影子的长短在一天的长短是如何变化的?影子的方向与太阳的方向又有什么关系?
4.将手电筒作为太阳进行模拟实验(图3); 
图3
5.用手电筒模拟太阳东升西落的过程,观察实验现象(图4);
图4
6.你能根据实验现象,归纳出从早到晚影子长短的变化情况吗?影子的方向与太阳的方向又有何关系?你能进一步通过画图进行解释吗?
第三环节:探究无影灯形成的原理
7.将电池放在白纸上,打开一个手电筒,观察现象(图5);
图5
8.打开两个手电筒,再观察现象(图6); 
图6
9.再打开第三、四......个手电筒,再观察现象(图8);
图8
10.你能根据上述现象归纳总结出手术用的无影灯形成的原因吗?并能够通过画图进行进一步解释吗?
现象解析:影子的形成需要两个条件:一是有光,二是要有不透明物体,三是要有显影区。影子是由于光照射到不透明物体上,由于光在均匀介质中沿直线传播,于是在不透明物体后面形成黑色的区域就是影子。
影子分本影和半影两种(图9):
图9
仔细观察电灯光下的影子,还会发现影子中部特别黑暗,四周稍浅。影子中部特别黑暗的部分叫本影,四周灰暗的部分叫半影。这些现象的产生都和光的直线传播有密切关系。正如刚才这个实验,把一节干电池放在白纸上上,旁边打开一个手电筒,干电池就会投下清晰的影子。
电灯是由一条弯曲的灯丝在发光,不只限于一点。从这一个点射来的光给物体遮住了,从另一些点射过来的光并不一定全被挡住。很显然,发光物体的面积越大,本影就越小。如果我们在上述干电池周围打开一圈手电筒,这时本影完全消失,半影也淡得看不见了。
科学家根据上述原理制成了手术用的无影灯。它将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形,合成一个大面积的光源。这样,就能从不同角度把光线照射到手术台上,既保证手术视野有足够的亮度,同时又不产生明显的本影,所以取名无影灯。
温馨提示:此实验需要在暗室中进行,否则会影响实验现象。

【中考链接】(2013·烟台)11.生活中经常提到“影”与我们学到的光学知识有关,例如,水中倒影和立竿见影中的影。前者是由         形成的,后者是由         形成的。

参考答案:光的反射 光在同种均匀介质中沿直线传播    
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