影子為什么會變化實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

王輝

在《影子為什么會變化》一課中，要做一個(gè)探究影子為什么會變化的實(shí)驗(yàn)（如圖1），實(shí)驗(yàn)的主要目的是探究影子的變化與太陽的運(yùn)動有關(guān)。我在教學(xué)時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾點(diǎn)不足：實(shí)驗(yàn)的介紹指導(dǎo)性不強(qiáng)，學(xué)生容易引起錯(cuò)誤操作;手持手電筒模擬太陽移動時(shí)不穩(wěn)定，測量影子的長度有困難;沒有固定的軌道，學(xué)生很難看出“太陽的運(yùn)行軌跡”;沒有方位坐標(biāo)，手電筒移動的方向無法確定;實(shí)驗(yàn)受光線和環(huán)境限制，不利于學(xué)生觀察。

實(shí)驗(yàn)制作

為了讓這些不可控因素變得可控制，提高實(shí)驗(yàn)的精度，便于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，我重新設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)（如圖2）。

1.用80 ㎝×40 ㎝的木板模擬大地，在木板上貼一張白紙，在白紙上畫出若干個(gè)距離為1 ㎝的同心圓。在同心圓的圓心打孔并插入小木棍模擬“旗桿”。

2.用一根長126 cm，管徑為5 cm的不銹鋼鋼管做成半圓形的太陽視運(yùn)行固定軌道，軌道兩端焊接在長為15 cm的不銹鋼管上，兩端鋼管嵌入木板兩邊管徑為4 cm的不銹鋼固定支架上。

3.將普通手電筒光源替換成LED手電筒光源，裝在不銹鋼固定軌道上，讓手電筒能夠自由移動。

4.根據(jù)太陽四季運(yùn)行位置圖，按比例在木板上標(biāo)注春分、夏至、秋分、冬至四節(jié)氣位置及方位坐標(biāo)。

5.在不銹鋼固定支架兩端加裝定滑輪，手搖機(jī)械滑輪帶動“太陽”移動（如圖3）。

實(shí)驗(yàn)步驟及效果

1.將本教具水平放置在桌面上，打開LED手電筒開關(guān)，光源對準(zhǔn)旗桿（小木棍）。

2.順時(shí)針轉(zhuǎn)動右下方定滑輪，膠線帶動LED手電筒模擬太陽自東向西移動，觀察“旗桿”影子在地面（木板）上的變化。

3.當(dāng)手電筒移動到不同的高度時(shí)，觀察并測量“旗桿”的影子方位和影子在同心圓內(nèi)的長度，做好觀察記錄。

4.停止轉(zhuǎn)動定滑輪并關(guān)閉手電筒，分析對比實(shí)測數(shù)據(jù)。

5.調(diào)節(jié)不銹鋼鋼管（固定軌道）到春分、夏至、秋分、冬至位置，重復(fù)上面的步驟，記錄數(shù)據(jù)，對比分析。

實(shí)驗(yàn)中可以觀察到（春、夏、秋、冬）四季的早晨，太陽從東南方升起，影子在西北方，太陽位置最低，實(shí)測影子長;隨著太陽的升高，影子慢慢變短，正午時(shí)，太陽高度最高，影子則最短，且轉(zhuǎn)到了正北方;下午時(shí)，影子轉(zhuǎn)到了東北方，影子隨著太陽的西落，慢慢開始變長，直到太陽落下時(shí)影子最長。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)時(shí)操作簡單，貼合實(shí)際，便于觀察，現(xiàn)象明顯，課堂中教師可以輕松達(dá)到本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。