巧借生活用品改进初中物理实验

摘 要：“探究凸透镜成像的规律”是苏科《物理》第四章的内容，既是学生学习光学的重要探究活动，也是学生学习的难点。该探究实验的成功有助于学生理解与应用凸透镜成像的规律。教材中一直沿用光具座、蜡烛等实验器材进行实验，师生均感到此套器材在实验过程中缺乏稳定性、对比性及多角度观察的便利性。笔者在教学过程中经过探索与尝试，利用生活用品对教材沿用的实验器材做了改进，取得了较好的效果。

关键词：凸透镜成像； 器材改进； 生活用品； 稳定直观； 价廉便捷

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）04-051-001

“探究凸透镜成像的规律”在苏科《物理》定位于学生的重要探究活动。鉴于各校的实验条件，学生基本完成此实验毫无悬念，但影响实验效果的诸多因素也呈现在教师面前。因教师在演示实验时，受烛焰的不稳定性影响，不便于将光具座以多角度展现给学生。像受物的影响而不稳定，因此像与物缺乏可对比性，干扰了学生对成像规律的归纳。学生分组探究活动常因课时等因素的制约也不充分，在课余能得到弥补较为困难，当然此活动能在家中完成更是奢望。实验器材的配置使演示实验、分组探究的效果打了折扣，学生能否较好的理解与应用凸透镜成像的规律就变成了有答案的疑问。

为解决上述疑问，诸多教师尝试过许多改进方案，如教材中物采用烛焰作为物，烛焰因受空气扰动、燃烧等诸多因素的影响，难以保证外形特征的稳定，更无法让实验装置移向教室的任意方位呈现给学生。有教师在探索中提出用发光二极管的组合、蒙有镂空图案的黑纸在手电灯罩上等方法替代教材中的烛焰。这些改进明显提高了实验效果，笔者认为上述做法仍有完善的空间。“发光二极管的组合”改进方案较复杂，制作需必备工具及较高的操作技能，改变物的形状需重新制作，制作成本高、耗时长；“蒙有镂空图案的黑纸在手电灯罩上”改进方案不利于手电的散热、镂空图案的大小受到手电灯罩面积的限制。笔者通过探索与尝试，结合演示实验要求的直观与形象，分组实验能激发学生的学习热情与兴趣的理念，对该实验的器材选用从演示与分组两方面提出了一些改进措施，进一步提高了实验效果。

一、演示实验在直观性、稳定性及灵活展示方面的改进

1.针对教材中用烛焰作为物而不稳定，笔者采用了强光手电与透明图案分离组合的方案，步骤如下：

1.1将强光手电（200lm以上）用支架按图1方式固定在光具座左侧A处。

1.2取下光具座配套的白色光屏换上半透的塑料板，用热熔胶固定。利用办公软件编辑所需图案后用胶带纸将图案粘在薄的红色塑料袋上，沿图案边缘剪下粘在制作好的塑料垫纸板上，如图2，并安放在图1光具座的A、C间，如B处。

1.3点亮手电使光斑直接照射在图案（F）上，并调整A、B间距离使光斑恰好覆盖图案，这样就得到一个明亮的物，即红色（F）图案。

此方案形成的物，有以下优点：（1）手电筒照亮的红色（F）图案是静态的，具有极强的稳定性，由此整个装置可随意移动至所需方向；（2）调节A、B间距离可改变落在图案上的光斑大小，图案的选择受制约有限，光斑恰好覆盖图案即得到亮度最强的物；（3）因采用塑料纸粘在垫纸板上的做法，更改图案方便，甚至可批量制作不同图案、颜色的多个单件，更换便捷；（4）强光手电的发光强度足以使红色（F）图案所成实像在明亮的环境中也相当清晰。

2.在物与像的稳定性得到保证的前提下，像与物的对比变得轻松，笔者采用了在物和光屏上划方格的方案，步骤如下：

2.1在图2的塑料垫纸板上用油性记号笔划上相同的等距虚线方格，如图3。

2.2按图2的方案再制作一只不粘图案的等大光屏，划上与图3等距的实线方格，如图4。

2.3将强光手电、图3装置、凸透镜、图4装置依次安装在如图1的光具座上实验，当成清晰实像时，比较实像占据图4装置的实线方格情况即可方便地得出像与物的大小对比情况。

此项调整虽动作小但优点明显。（1）既可用刻度尺直接测量物与像的大小，也可通过虚、实线方格的对比得到像的缩、放情况；（2）能轻松观察光屏正、反两面的成像。

上述两方面的改进，笔者曾在课堂上将整个装置托起展示于学生之中，做到了让每位学生都能近距离观察实验。

二、分组实验装置基本保留演示实验装置改进后的优点，实现实验装置的价廉、便捷及普及

1.强光手电的使用虽使实验效果明显提升，却因价高原因，不利于普及。可改用低廉的LED手电与透明图案组合的方案替代，步骤如下：

1.1采用如图5类似的多头LED手电，选其有以下因素：（1）价格低廉，多数产品可充电；（2）发光强度不比强光手电，但较普通手电有明显优势；（3）作为日用品，实验后可作为家用。

1.2用演示实验改进方案中的类似方法制作图案，用胶带纸将其固定在手电的灯罩玻璃上即为稳定、明亮的物。

2.光具座可用软质家用量衣软尺替代，易找、携带方便

3.其他实验器材的替代

3.1凸透镜不宜用老花镜，因一般度数小，焦距大，不便于实验。可寻找玻璃材质的高倍率、大口径放大镜替代，玻璃材质的放大镜有清晰、耐磨等特点，放大镜口径大易获得较高亮度的实像，高倍率放大镜焦距较短，便于实验和观察。

3.2光屏可用长尾夹将白底的方格作文纸夹在较厚的书籍上即可。

3.3器材的固定可采用的方法较多，如：（1）手电筒可直接平放在堆叠的课本上，易于调节高度；（2）凸透镜可插入空杯中，空隙处用废旧报纸填充塞紧，易于调整它的位置及高度。

分组实验的如此低成本的改进基本可以做到每位学生拥有一套便捷的实验装置。器材的收集源于生活品，使用后即可还于本色。因而既可改变学生墨守成规的意识，激发了学生对物理与生活的联系，更利于学生通过探究活动，不断发现问题，解决问题，加深对凸透镜成像的规律的挖掘、理解与应用。