影子探秘

齊亞男 劉松

如何規(guī)范學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，提升課堂實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性？教師可以通過改進(jìn)教具來實(shí)現(xiàn)。

一、背景

教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第二單元的《光和影》一課中設(shè)計(jì)了三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)，分別研究影子的長(zhǎng)度、影子的大小以及影子的形狀與光源之間的關(guān)系。

在實(shí)際的操作過程中，我們發(fā)現(xiàn)了不少問題：學(xué)生用眼睛觀察影子的長(zhǎng)短變化，沒有具體的數(shù)據(jù)對(duì)比;改變光源照射的角度會(huì)不經(jīng)意地改變光源與遮擋物之間的距離;無法將物體穩(wěn)定地懸浮在空中進(jìn)行觀察，手拿木塊時(shí)，手的影子會(huì)影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這些問題導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不嚴(yán)謹(jǐn)，所得數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

二、設(shè)計(jì)教具

為了解決實(shí)驗(yàn)操作問題，我設(shè)計(jì)了探究影子變化規(guī)律的教具，它由遮擋物裝置、量角器板與底板、手電筒光源裝置等構(gòu)成。

遮擋物裝置

準(zhǔn)備一根小木棍，將其一頭與方形木塊垂直粘合，另一頭削出螺紋，方便用小木塞將其固定（如圖1）。

量角器與底板

用廢舊KT板制作量角器和底板，并在底板上畫上橫線和多條相隔1厘米的豎線，方便學(xué)生直接估算影子的長(zhǎng)度（如圖2）。

在量角器板正中間90°標(biāo)線處挖出一個(gè)寬度與小木棍直徑相等的方形洞（如圖3），使遮擋物裝置中的小木棍剛好能從方形洞中穿過，實(shí)現(xiàn)方形木塊的橫豎擺放、上下滑動(dòng)和前后移動(dòng)。將量角器底邊粘貼在底板刻度線的橫線上，使量角器垂直固定在底板上（如圖4）。

手電筒光源裝置

將手電筒作為實(shí)驗(yàn)光源，用夾子把它夾在量角器上，打開手電筒并移動(dòng)夾子的位置可以改變光源照射的角度，學(xué)生在量角器上能直接讀取光源照射角度的數(shù)值（如圖5、圖6）。

三、教具的使用

（一）研究影子的長(zhǎng)短與光源照射角度的關(guān)系

為了讓學(xué)生能夠直觀地對(duì)比數(shù)據(jù)，我們制作了影子長(zhǎng)短變化記錄單（如圖7），記錄當(dāng)光源照射角度不同時(shí)影子的長(zhǎng)短變化，供學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后填寫。

為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，我們選取多個(gè)照射角度進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。當(dāng)照射角度為80°時(shí)，測(cè)得影子的長(zhǎng)度約為3.8厘米（如圖8）。當(dāng)照射角度為40°時(shí)，測(cè)得影子的長(zhǎng)度約為10厘米（如圖9）。由此，學(xué)生得出結(jié)論：改變光源照射的角度，可以改變影子的長(zhǎng)短，光源照射角度越小，影子越長(zhǎng)。

（二）研究影子的大小和遮擋物位置的關(guān)系

轉(zhuǎn)動(dòng)遮擋物裝置，可以改變方形木塊與量角器之間的距離，研究光源照射角度不變的情況下，遮擋物位置的變化對(duì)影子大小的影響（如圖10、圖11）。

同樣，我們也制作了影子大小變化記錄單（如圖12），通過圖示的方式記錄光源與遮擋物距離變化實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及結(jié)論。從而得出：改變光源與遮擋物之間的距離可以改變影子的大小，距離越近影子越大，距離越遠(yuǎn)影子越小。

（三）研究影子的形狀與光源照射的遮擋物不同側(cè)面的關(guān)系

轉(zhuǎn)動(dòng)遮擋物裝置后部的小木塞，使方形木塊呈現(xiàn)橫、豎兩種狀態(tài)，觀察影子形狀的變化，可以得出：當(dāng)光源照射遮擋物的不同側(cè)面時(shí)，影子的形狀也不同（如圖13、圖14）。

四、創(chuàng)新點(diǎn)

本套教具不僅取材于生活、操作簡(jiǎn)便，還具備多種功能，可以進(jìn)行影子的大小、長(zhǎng)短、形狀等研究，化現(xiàn)象為具體數(shù)據(jù)，減小實(shí)驗(yàn)誤差，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)影子變化的規(guī)律，能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。