小孔成像实验原理新做法及小孔成像知识点问答

儿童 | 小实验 / 作者:冲击夯 / 时间:2022-02-15 /102℃

  

两千多年前,我国的学者墨子和他的学生,做了世界上第一个小孔成像的实验。他的做法是,在一间黑暗的屋子里,一面墙上开一个小孔,小孔对面的墙上就会出现外面景物的倒像。

 我们要重复这个实验,当然不需要专门造一间没有窗户的屋子,甚至不需要任何专门的器材,只要大多数家庭都有的材料,甚至是准备丢弃的废物就可以了。

 下面我们一步一步地介绍,如何用随手可得的材料自制小孔成像装置。

准备材料:大小纸盒各一个,保鲜袋,透明胶,蜡烛,剪刀,刀子

1、找蛋黄派的纸盒,将其一端的盒盖剪掉。

2、然后找一只塑料保鲜袋,就是超市里卖的那种装食品的保鲜袋,白色半透明的,用剪刀剪下一层塑料薄膜,蒙在纸盒的开口上,四周用透明胶带粘牢。

3、  再找一个略大一些的纸盒,同样用剪刀把一端的盒盖剪掉。

4、 我是把小纸盒的一端放在大纸盒上,用圆珠笔沿着小纸盒画出它的轮廓,再根据轮廓线在大纸盒上裁出这个缺口的。

5、把小纸盒粘贴保鲜袋的那一端从缺口塞进大纸盒里,

6、把小纸盒的一端用缝衣针扎个小孔。

7、再在小孔正前方放置一支燃烧的蜡烛,这个小孔成像装置就完成了!

  这个自制装置的原理图。

   这是从大纸盒的开口端观察到的,在半透明屏幕上形成的蜡烛火焰的倒像。使蜡烛的火焰正对着小孔,调节二者之间的距离,直到形成大小合适的倒像为止。

PS:

小孔成像成的是倒立的实像,放大还是缩小取决于物距和像距的关系 ,如图成像原理,物体AB上点A、B发出的光线分别通过小孔O,射到右面的光屏上,形成像A'B',三角形ABO相似于三角形A'B'O,所以A'B'和AB的大小关系取决于两个三角形的大小关系,也就和它们到小孔的距离有关,像距大于物距时,像大于物;像距等于物距时,像等于物;像距小于物距时,像小于物。


用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间,屏幕上就会形成物的倒像,我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板,屏幕上像的大小也会随之发生变化,这种现象说明了光沿直线传播的性质。学习了光学知识后,爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象。如图所示,她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔,再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。分别将小孔对着烛焰和灯丝,可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。

小孔成像老实验新做法

曾子曰“吾日三省吾身,为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?”有一位教育家说过“一个教师写一辈子教案不一定成为名师,如果一个教师写三年反思则可能成为名师。”好的课后反思可以起到承上启下、画龙点睛之作用,再完美的课堂教学或多或少都会留下这样、那样的缺憾

回想开学以来每天工作完了以后我们都会在办公室里议论,议论这节课的时间把握的得失,实验的得失,和学生互动的情况,还有练习作业处理的进度等等,其实我们每天都在反思,在反省自己。今天想说一下我们在光的直线传播实验中的反思。

在水中沿直线传播的实验改进

以前的实验,我们都是找一个大水槽,把里面装半水槽的水,再撒入一些粉笔末或者滴入几滴牛奶,让水变浑浊,而且玻璃水槽的后面要用黑纸贴住,便于观察。那样效果还可以,可是只能在讲台演示,后面同学可视性差。现在我们该用了试管,在试管里装满水,滴入几滴牛奶,我今年撒里一点咖啡伴侣(白色),用激光笔从上往下直射,效果非常明显,而且携带很方便,在班里做实验的时候可以拿着转,让所有同学都可以看到。

二光在空气中沿直线传播的改进

以前老办法是在水槽里用蚊香制造烟雾,上边盖好纸,激光笔从玻璃缸的侧壁射入,效果也比较明显。可是缺点就是烟雾很容易散去,再次制造需要一定的时间。今年用了两种方法,一个老办法用喷壶喷洒水雾,让激光在水雾中传播,这样可以看出光在水雾中沿直线传播。另外还附加了一个用泡沫板,这是我女儿偶尔在家里玩手电筒在泡沫箱子里给我的启发。那次她拿着手电筒打开在泡沫箱子里照着玩,当她拿着到箱子边缘的时候,我忽然发现光贴着边一条线出来了,所以后来我实验的时候就用泡沫板来试,发现效果超好。而且白底板,红激光,可以拿着移动,学生的可视性比较强。

三小孔成像的实验改进
课本上小孔成像的实验是把小孔钻成圆形的,这样学生很容易误解只有圆形的孔才能成像,我这次实验专门把小孔钻成三角形,用点燃的蜡烛在班里转着让学生观察,都能清晰的看到烛焰倒立的像。可是学生并不能观察出来像的大小变化,为此我又引出了另外一个实验,让学生观察电棒的像。此想法还是源自一个学生,一个比较捣乱的学生,我那年在课堂上演示小孔成像,他就自己找了个纸戳了个小洞,拿着看老师,然后又在课桌上来回晃。后来大喊:“老师,我看到电棒了,看到电棒了!"

由此,我把小孔成像的实验让每个学生在课堂上都可以做到。让每个人准备一张纸,在纸上钻一个小孔,教室的电棒开亮,移动纸和电棒的距离,让学生在课桌上找到电棒的像,并且改变距离,观察像的大小的变化。另外,还让学生分别钻成不同形状的小孔,得到结论是孔的形状不影响成像。

由于这段时间上课后不断讨论,反思,感觉虽然是老课,老实验,但是还是有很多有待开发和改进的地方。通过对一堂课或一个单元的课后反思,就可以避免一些不必要的失误,可对下一知识点的教学产生催化的作用。
教育家苏霍姆林斯基也曾经建议:每一位教师都来写教育日记、随笔和记录。这些记录是思考及创造的源泉,是我们搞教育科研的丰富材料及实践基础。新课程要求:一个称职的初中物理教师,决不能照本宣科,要在教学中不断反思,不断学习。新课程提倡培养学生独立思考能力、发现问题与解决问题的能力以及探究式学习的习惯。

总之,新课程下物理教学反思对物理教师的成长是显而易见的,是物理教师实现自我发展的有效途径,也是提高物理教学质量的新尝试,更会促使物理教师成长为新时期的教师。

(1)分析比较甲、乙两图,可以得出怎样的结论?

__________________________________________

(2)分析比较甲、丙两图,可以得出怎样的结论?

__________________________________________

(3)通过实验,可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是_________(选填“正立”或“倒立”)的实像,说明小孔成像的原理是_________________________。

(4)树荫下的圆形光斑就是___________通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。


答案

物体通过小孔所成的像与孔的形状无关

所成的像的形状由物体的形状决定

倒立 光的直线传播 太阳


小孔成像
小孔成像是一个比较常见的物理现象,人们灵活的运用小孔成像极大的丰富我们的生活色彩,增添了不少乐趣。大约两千四五百年以前,我国的学者——墨翟墨子)和他的学生,做了世界上第一个小孔成倒像的实验:用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间,墙体上就会形成物的倒影,前后移动中间的板,墙体上像的大小也会随之发生变化,我们把这样的现象叫小孔成像。
二、小孔成像的原理
光在同种均匀介质中沿直线传播。我们生活中的光是沿直线传播的,用一个带小孔的板遮挡在屏幕与物体之间,屏幕上就会形成这个物体的倒像,这就是小孔成像的原理。我们在实验中使用的透明镜片是一种中央部分比边缘部分厚的凸透镜,它能够起到汇聚光线的作用,爷爷奶奶头上戴的老花镜就是它。在小孔成像试验中,成像屏上显示倒立的烛焰像。凸透镜成像试验中,成像屏上的烛焰像都是倒立的,像有放大缩小和等大三种情况。照相机是利用凸透镜成像的原理制成的,形成的是倒立、缩小的像。
三、小孔成像的特点
1、像的形状与物的形状一样,与孔的形状无关。
2、像的大小取决于像距和物距的关系。
像距>物距,成倒立、放大的实像。
距=物距,成倒立、等大的实像
距<物距,成倒立、缩小的实像

四、小孔成像的注意事项

1、孔只要足够小,它的形状无论是方的、的、扁圆的,对像的形状都没有影响,像的形状始终和物体的形状一样。
2、如果孔的大小不变,像距不变而物距增加,那么成像的分辨率就会下降,相反则分辨率上升。如果孔的大小不变,物距不变而像距增加,那么成像分辨率也会上升,相反则分辨率下降。如果像距与物距不变,孔的大小增加,那么成像的分辨率就会下降,相反则分辨率上升。由此可见,小孔成像的分辨率(像的清晰度与像距成正比,与物距及孔的大小成反比。

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