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光能曲线传播吗? [复制链接]

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银光图片

      在《光是怎样传播的》课堂上,学生问我:光线能曲线传播吗?还没等我回答,有同学在下面议论:“光有时不是沿直线传播的,如果光只能沿直线传播的话,怎么会出现海市蜃楼现象呢?”或许作为一名小学科学教师,我可以选择这样回答:这个等我们长大以后学习更多的知识就能解答了,现在不需要掌握。然而面对学生们一双双真挚的眼睛,我不忍心就这样抹杀了他们的好奇心,虽然课堂时间有限,而我们的学习热情是无限的。我马上想到这是一次展开研究性学习的好机会。“这个问题很好,我们可以组成一个小组,在课外进行探究。对此感到好奇的同学,学习完本单元后组成团队到老师这里来报到。”下课后,果真有几位同学兴冲冲来找我了...

    一、想:大胆构思,进行实验设计

      针对上述问题,我这样引导:“光在密度不同的介质中就会发生偏折,如果密度从小到大变化,就会一直偏折,看上去就是曲线转弯了,那么我们能不能利用这个原理,让光线转弯呢?用一个模拟实验来验证一下海市蜃楼现象呢?”在我的激励下,孩子们进行了实验设计。

     A组实验设计:根据热胀冷缩知识,空气热密度小,冷空气密度大,在地上放一层冰块,在上部空气中放热水袋,形成冷空气在下面,热空气在上面的状况,或许能看到海市蜃楼的现象了。

设计图:


      B组实验设计:配置不同浓度的食盐水,在一个大水缸中层层倒入,先放高浓度的盐水,在放低浓度的盐水,按照浓度从高到低的顺序导入,就可以实现下密上疏的液体层,代替空气层,用激光笔照射液体,观察光路图是否是曲线的。

设计图:


    二、论:细心论证,进行可行性分析

      同学们提出的实验设计,不少是天马行空,很难实现的。此时教师不加以指出,任由学生进行尝试,可能引发不好的后果,轻则实验失败,功亏一篑,重则引发实验事故,严重打击学生的学习热情。

因此我召集小组成员,分析实验方案是否可行。首先看A小组,用冰块和热水袋来实现冷热空气,看上去可行,然而那么小的范围内,空气流动很快,密度变化是不稳定的,而海市蜃楼现象只有空气层密度从高到底稳定变化才会出现。故该实验设计方案不行,A组的设计被我退回。再来看B组,首先我肯定了该组用液体层代替空气层的想法,这是一个创新,也比较容易实现。然而按照高浓度由高到低一层层加入的方法会使食盐水混合,最后变成浓度均匀的食盐水。灌入液体的方法必须进行改进,不妨采用先放低浓度食盐水,在用导管往底部导入高浓度食盐水,利用虹吸现象一层一层导入,便可实现高浓度在下,低浓度在上。让不同浓度溶液均匀分布,溶液之间不混合。B组的实验方案在我的指导下,经过了修改和完善。

                              B组《模拟海市蜃楼实验》实验计划修改稿

【实验计划】

1. 配置不同浓度的食盐水,实现下密上疏的液体层代替空气层。

2.在玻璃水缸中导入液体的顺序是:先低浓度再高浓度。方法是:用虹吸原理把高浓度的液体用导管慢慢导入到低浓度液体中。

3.用激光笔照射液体,观察光路图是否是曲线的。

【实验材料】透明水箱、饱和浓盐水、清水、红墨水、皮管、水槽等。

【实验原理】配置浓度从低到高的三种盐水,再加清水,一共可以构成4层不同密度层,浓度越大的盐水密度越大,清水密度最小。光线会在这种环境下发生偏折,形成弧线型光路。

【模拟分析】

【实验步骤设计】

1.准备一水槽的清水和一水槽的饱和浓盐水(饱和浓盐水配置方法:一直加盐直到不能溶解食盐为止,并加入红墨水,使盐水颜色更明显);

2.用250ml的烧杯分别从两个水槽中灌满水,配置3种浓度不一样的溶液。

①1杯浓盐水和2杯清水,配成低浓度盐水。

②2杯浓盐水和1杯清水,配成中浓度盐水。

③3杯浓盐水,配成高浓度盐水。

3.在透明水箱里面倒入适量清水。

4.待水面平稳后,利用虹吸原理,用导管把低溶度盐水导入纯净水下面,导管伸到水箱底部。

5.带水面平稳后,再将中浓度盐水导入最底部。

6.最后将高浓度盐水导入最底部。

7.用激光笔从水箱的一端朝着另一端照射,从侧面观察效果图。


让我们看看实验过程





      实验成功了!实践是检验知识的唯一真理,学生经过亲身实践后获取的知识是基于建构主义的有意义学习。经历科学探究的过程,学生不仅获得了对知识的深刻理解,更收获了解放好奇心的快乐,以及科学学习的信心和乐趣!

图一:光在密度分层变化的介质中沿曲线传播  

图二:光在同一介质中沿直线传播
最后编辑小慧慧 最后编辑于 2024-06-16 22:51:27
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有点难度,学生条件好的可以尝试!
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有趣的光路
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实验很有趣,但是这个原理的解释,学生很多还是不太理解的。
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很有创意的实验改进,学生会出会搞混?
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反而会不会不理解光是直线传播的呢?
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实践出真知
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好有趣的实验现象,学生在学有余力的情况下可以掌握了解
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有趣的实验,可爱的学生,负责的老师
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这个现象还是要用直线传播和折射来解释。
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