精準(zhǔn)定量，揭秘影子現(xiàn)象

陳雨寧

Accurate Quantification to Uncover the Shadow Phenomenon

CHEN Yuning

（Hangzhou Shengli Primary School， Hangzhou， Zhejiang 310016）

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)白紙，學(xué)生就可在白紙上繪制影子的形狀。

2.在兩個(gè)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(gè)插上遮擋物（橡皮），一個(gè)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(gè)中心處在一條直線上。在長方體外側(cè)配上兩個(gè)條形磁鐵，移動(dòng)外部磁鐵，可使內(nèi)部磁鐵一起移動(dòng)。

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(dòng)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(gè)壁的內(nèi)外兩側(cè)，利用磁鐵異性相吸原理，移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)外側(cè)磁鐵，帶動(dòng)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(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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。