影子为什么会变化实验的改进

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  在《影子为什么会变化》一课中,要做一个探究影子为什么会变化的实验(如图1),实验的主要目的是探究影子的变化与太阳的运动有关。我在教学时发现这个实验有几点不足:实验的介绍指导性不强,学生容易引起错误操作;手持手电筒模拟太阳移动时不稳定,测量影子的长度有困难;没有固定的轨道,学生很难看出“太阳的运行轨迹”;没有方位坐标,手电筒移动的方向无法确定;实验受光线和环境限制,不利于学生观察。
  实验制作
  为了让这些不可控因素变得可控制,提高实验的精度,便于学生观察实验,我重新设计了该实验(如图2)。
  1.用80 ㎝×40 ㎝的木板模拟大地,在木板上贴一张白纸,在白纸上画出若干个距离为1 ㎝的同心圆。在同心圆的圆心打孔并插入小木棍模拟“旗杆”。
  2.用一根长126 cm,管径为5 cm的不锈钢钢管做成半圆形的太阳视运行固定轨道,轨道两端焊接在长为15 cm的不锈钢管上,两端钢管嵌入木板两边管径为4 cm的不锈钢固定支架上。
  3.將普通手电筒光源替换成LED手电筒光源,装在不锈钢固定轨道上,让手电筒能够自由移动。
  4.根据太阳四季运行位置图,按比例在木板上标注春分、夏至、秋分、冬至四节气位置及方位坐标。
  5.在不锈钢固定支架两端加装定滑轮,手摇机械滑轮带动“太阳”移动(如图3)。
  实验步骤及效果
  1.将本教具水平放置在桌面上,打开LED手电筒开关,光源对准旗杆(小木棍)。
  2.顺时针转动右下方定滑轮,胶线带动LED手电筒模拟太阳自东向西移动,观察“旗杆”影子在地面(木板)上的变化。
  3.当手电筒移动到不同的高度时,观察并测量“旗杆”的影子方位和影子在同心圆内的长度,做好观察记录。
  4.停止转动定滑轮并关闭手电筒,分析对比实测数据。
  5.调节不锈钢钢管(固定轨道)到春分、夏至、秋分、冬至位置,重复上面的步骤,记录数据,对比分析。
  实验中可以观察到(春、夏、秋、冬)四季的早晨,太阳从东南方升起,影子在西北方,太阳位置最低,实测影子长;随着太阳的升高,影子慢慢变短,正午时,太阳高度最高,影子则最短,且转到了正北方;下午时,影子转到了东北方,影子随着太阳的西落,慢慢开始变长,直到太阳落下时影子最长。
  实验优点
  经过实践检验,改进后的实验装置在实验时操作简单,贴合实际,便于观察,现象明显,课堂中教师可以轻松达到本节课的教学目标。
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