光与热实验探究装置

王婷婷

实验原型及不足

《光与热》一课包含两方面的内容，第一部分是探究光的强弱与温度的关系，要求学生分别利用不同面数的平面镜，将太阳光反射汇聚于一点，并测量该点的温度变化;第二部分是发现凹面镜和凸透镜汇聚光线。

教材中的两方面内容，都是要求学生能理解阳光的强弱与温度的关系，以及凹面镜和凸透镜能汇聚光线。在实际操作中，我们经常会遇到以下几个困难：实验场地受限制、实验受天气影响较大、实验耗时较长、实验效果有时不明显。

改进思路

为了克服上述困难，更好地开展实验，我从以下几个方面对实验进行了思考。

替代阳光的光源：第一，它必须是一个热光源，第二，我们要启发学生思考物体与光源的角度及距离对温度的影响，为后续的学习奠定基础。

温度计的改良：教材中的温度计在实际操作中不太便于学生读数，我们可以寻找一款读数方便、反应灵敏的温度計。

开放性：教材虽然启发学生用多面平面镜反射汇聚光线的方法来增强光线的强度，但我们应该鼓励学生尝试运用更多的方法来探究这个问题。

改进要点

1.增设热光源，避免天气影响（如图1）。

2.增加验证光线强弱装置。它主要由1块光电池板、3个发光二极管和1个开关组成。当学生要验证自己的想法是否能使光变强或减弱时，只需要把光线投射在光电池板上，光越强，发光二极管就会越亮。

3.数字屏幕温度传感器，测量更加准确、方便。

4.可接入数字化实验装置，数字化实验装置可以进一步对数据加工。

5.在底部粘贴光源的角度与距离位置图，启发学生思考光的角度、距离与温度的关系。

实验操作

1.怎样使光增强

学生利用改进装置，验证实验方案的可行性。教材中使用的是多面镜子反射光的方法，我们通过观察发光二极管的亮度，验证多面镜子可以使光的亮度增强。

2.光的强弱与温度的关系

（1）打开太阳灯的开关，2分钟后读出显示屏上的温度，关闭灯光。

（2）待传感器温度降到室温，使用镜子（或者其他能想到的、可加强光线强度的物品）将光线反射在温度传感器的探头上，经过相同的时间后读出显示屏上的温度。

（3）重复上一步实验，依次增加镜子的数量，读出温度传感器的示数（见下表）。

根据以上学生收集的数据，我们可以验证：光越强，温度越高。

3.数字化实验验证光的强弱与温度的关系

本实验装置可支持数字化探究系统，具体操作如下：

（1）将带屏幕温度传感器的探头换成数字化实验装置中的温度传感器探头，传感器的另外一头连上笔记本电脑，并打开电脑中的“通用软件”，设置好数据（如图2）。

（2）0面镜子、1面镜子、2面镜子、3面镜子时，反射的光会聚于温度传感器的探头上，依次测出并记录其温度。

（3）分析数字化实验装置收集的数据（如图3），得出结论。

（4）展示与交流实验结果。虽然各组得出了相同的结论，但实验数据不尽相同，分析结果不同的原因，启发学生发现镜子摆放的角度以及与光源的距离，会影响收集实验的数据，为后续的学习奠定基础。

4.拓展探究，凹面镜与凸透镜会聚光线

（1）使用数字化实验装置，分别将没有物体、凹面镜、凸透镜在装置中，系统自动生成温度在50？s内的变化折线图。

（2）根据实验结果得出实验结论：凸面镜和凹面镜都能汇聚光线。

实验优点

首先，提高实验效率，避免了天气等不可控因素的干扰。其次，本实验装置支持多种探究方式。最后，趣味性强，能激发学生尝试将学到的知识应用于创新之中。