精准定量，揭秘影子现象

陈雨宁

Accurate Quantification to Uncover the Shadow Phenomenon

CHEN Yuning

（Hangzhou Shengli Primary School， Hangzhou， Zhejiang 310016）

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.30.043

实验原型及不足

《影子的秘密》一课，建议利用手电筒和木块进行模拟实验，通过改变光的照射角度和改变圆木柱的摆放，让影子发生变化，分析光源、阻挡物和影子三者之间的关系。该实验材料易得、方法简便，但在执教过程中却发现难以得到理想的实验结论，主要原因如下：白天的教室较难营造全黑环境，导致形成的影子暗淡且轮廓涣散；实验过程中，学生没有对影子形状进行即时记录，也就是说在移动光源时，主要靠学生自我感觉记忆现象，难以精准定量。

实验材料

长方形木板、透明硬质塑料片、刻度纸带、细木条、强力条形磁铁、橡皮、垫片、手电筒、热熔胶枪、透明膠带等。

实验改进

1.用热熔胶枪粘连四块35 cm×10 cm的长方形木板，组成一个长方体。在长方体的一端，用热熔胶枪粘上一块边长为10 cm的正方形透明硬质塑料片当作屏。并在屏外侧贴上活动白纸，学生就可在白纸上绘制影子的形状。

2.在两个磁铁上都用热熔胶枪垂直粘上小木棒作为遮挡物和光源的支撑架，即一个插上遮挡物（橡皮），一个粘上垫片（垫片孔径略大于手电筒的直径），使橡皮、垫片和塑料片（屏）的三个中心处在一条直线上。在长方体外侧配上两个条形磁铁，移动外部磁铁，可使内部磁铁一起移动。

3.在长方体的外侧贴上刻度纸带，0刻度线与屏（塑料片）对齐。纸带外侧再贴一层透明光滑塑料胶带，以减少磁铁移动时的摩擦和刻度纸带的磨损（如图1）。

使用方法

打开手电筒，对准垫片的中间圆孔，固定光源位置。将磁铁置于长方体一个壁的内外两侧，利用磁铁异性相吸原理，移动或旋转外侧磁铁，带动内部磁铁改变位置，从而实现遮挡物和光源的距离或遮挡物受光面形状的变化。因为硬质塑料片可透光，学生可将记录单粘到塑料片上描绘影子的轮廓，同时记录遮挡物的具体位置（如图2）。之后，教师再继续提供多记录单，记录更改光源或遮光物位置时影子的变化情况。

实验优点

1.一盒多用。改进后的教具可以探究遮挡物形状、遮挡物与屏的距离、光源与遮挡物距离等对影子的影响，只需简单移动或转动外部磁铁，即可轻松控制变量，减少学生手持实验器材带来的抖动干扰，同时节约实验时间。

2.明暗分离。教具创造了内部全黑暗的条件，不受外界光线的影响，使得影子更清晰，方便在屏外侧的白纸上进行描形画影记录。

3.记录得法。刻度纸带和记录单的使用，让学生实验有记录，将抽象距离转化为实际数值，定量分析距离影响影子变化的规律，使思维可视化；在同规格的记录单上比较影子大小和形状，参考标准一致，结论更准确。