影子为什么会变化实验的改进

王辉

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。