影子為什么會變化實驗的改進

王輝

在《影子為什么會變化》一課中，要做一個探究影子為什么會變化的實驗（如圖1），實驗的主要目的是探究影子的變化與太陽的運動有關。我在教學時發現這個實驗有幾點不足：實驗的介紹指導性不強，學生容易引起錯誤操作;手持手電筒模擬太陽移動時不穩定，測量影子的長度有困難;沒有固定的軌道，學生很難看出“太陽的運行軌跡”;沒有方位坐標，手電筒移動的方向無法確定;實驗受光線和環境限制，不利于學生觀察。

實驗制作

為了讓這些不可控因素變得可控制，提高實驗的精度，便于學生觀察實驗，我重新設計了該實驗（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.根據太陽四季運行位置圖，按比例在木板上標注春分、夏至、秋分、冬至四節氣位置及方位坐標。

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

實驗步驟及效果

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

2.順時針轉動右下方定滑輪，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.當手電筒移動到不同的高度時，觀察并測量“旗桿”的影子方位和影子在同心圓內的長度，做好觀察記錄。

4.停止轉動定滑輪并關閉手電筒，分析對比實測數據。

5.調節不銹鋼鋼管（固定軌道）到春分、夏至、秋分、冬至位置，重復上面的步驟，記錄數據，對比分析。

實驗中可以觀察到（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，實測影子長;隨著太陽的升高，影子慢慢變短，正午時，太陽高度最高，影子則最短，且轉到了正北方;下午時，影子轉到了東北方，影子隨著太陽的西落，慢慢開始變長，直到太陽落下時影子最長。

實驗優點

經過實踐檢驗，改進后的實驗裝置在實驗時操作簡單，貼合實際，便于觀察，現象明顯，課堂中教師可以輕松達到本節課的教學目標。