人教版(2003年)高中物理第三冊P11“觀察全反射現象”,是采用半圓形玻璃磚來做演示實驗的。為了拓展該實驗,讓學生加深對教材內容的認識和理解,筆者設計了用水代替玻璃做該實驗的演示器。因制作有一定難度,實驗員韓獨石用現有儀器零部件,組裝成簡易演示教具。試做實驗,效果理想。現介紹給同行,供參考試用。
1 制作材料
玩具激光燈、有機玻璃培養皿(φ90)、平行板電容器介質板(φ230)、鐵架臺、磁鐵塊、鐵皮條、有機玻璃片、黑色紙、螺桿螺帽、清水、凡士林、有機膠。
2 制作方法
1)蓋上培養皿蓋,在側壁距蓋上邊緣0.3cm處鉆一注水小孔;在培養皿盒外部兩側底部粘兩塊鉆有小孔的有機玻璃固定片;打開培養皿擦凈其內外后,在皿蓋內側壁上均勻地涂上一層凡士林,然后慢慢旋著合上皿蓋(注意讓注水小孔通透)使其密封良好。
(2)用黑色紙剪制一φ170圓形黑色紙屏,將其貼在平行板電容器介質板(φ230)中心。用量角器、直尺在黑色紙屏周圍介質板上畫上角度刻度線,并標上度數(0°、45°、90°、45°、0°、45°、90°、45°、0°);在圓形黑紙屏上沿標度0°-0°和90°-90°的方向畫上白色十字線;將培養皿放在紙屏上(注水小孔口朝上,皿底中心與十字線中心重合),在介質板上對準有機玻璃固定片上的小孔鉆上小孔,然后將螺桿穿過小孔,旋上螺帽固定。
(3)用鐵夾夾持介質板手柄,將鐵夾固定在鐵架臺上(注意使白色十字線水平和豎直);用注射器從小孔往培養皿注入清水(水面與水平白色線重合為止);慢慢旋轉培養皿蓋,使皿盒、蓋側壁小孔錯開,將水密封于培養皿內。
(4)在12×2cm的鐵皮上距一端3cm和6cm處打兩個小孔,以6cm處小孔為中心,兩側0.6cm處對折成U型激光燈夾;將激光燈夾入其中(使燈尾凸部嵌入一孔,開關按鈕嵌入另一孔)后,置于介質板面適當位置處,用磁鐵塊在介質板背面吸引穩定。(圖1)
3 使用方法
(1)觀察光由空氣射入水中時的折射現象
旋轉激光燈筒使開關按鈕從孔中旋出,這時燈夾壓緊開關按鈕(開關打開),于是有紅色激光束射出。移動燈夾讓光束沿0°-0°線射入培養皿中,然后順時針旋轉移動燈夾,使入射角逐漸增大,在紙屏上觀察紅色折射光束及折射角的變化情況(注意讓光束貼近紙屏)。(圖2)
(2)觀察光由水中射入空氣時所發生的折射和全反射現象。
讓光束從培養皿的下部側壁沿0°-0°線射入培養皿中,逆時針旋轉移動燈夾使入射角逐漸增大,在紙屏上觀察紅色折射光束和反射光束位置和亮度的變化,以及全反射現象。(圖3)
4 教具特點
(1)取材容易,結構簡單,操作方便,現象明顯。
(2)利用了現有儀器零件,且開發了校本資源,制作成本低。
5 學生實驗探究
讓學生自找激光燈(市面上有賣的),買一瓶純凈水(留取一半水),用白紙作屏自己探究。培養他們獨立探究,自主學習的能力。
(欄目編輯王柏廬)