朱紅

摘要：介紹了用激光筆改造聲學和光學中一些實驗的設計思想與具體的方法。

關鍵詞：聲學；光學；激光筆；實驗

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：A

文章編號：1003-6148(2012)1(S)-0057-3

為了更好地開展科學課程的教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，我們在開發(fā)和改進聲學和光學實驗上作了一些嘗試。

1聲

聲是常見的現(xiàn)象之一。聲音是以物體振動發(fā)生，并以聲波形式傳播，真空不能傳聲，這對初中生來說十分抽象。很多教材用音又振動引起小球振動，說明發(fā)聲體的振動，但是球的振動與音叉振動往往不合拍，實驗效果不理想。我們利用生活中的一些簡單材料自制教具，實驗新穎、生動、現(xiàn)象明顯，達到良好的教學效果。

1.1聲音產生

(1)器材電源、喇叭、小平面鏡、激光筆、鐵架臺。

(2)制作方法喇叭上粘上一塊小的平面鏡，并用支架把喇叭固定。

(3)設計意圖激光筆發(fā)出的光通過平面鏡反射到墻面形成光點。當喇叭振動，墻面的光點將振動放大，使學生在聽到聲音的同時直觀地看到光點的跳動形成不同的圖形。從而說明發(fā)聲的物體在振動，使實驗生動、直觀、新奇。

(4)步驟與現(xiàn)象

①在喇叭的正前方用鐵架臺固定激光筆(圖1)。激光筆射出的光經平面鏡反射到對面的墻上，形成光點。

②接通喇叭的電源，喇叭發(fā)出聲音，觀察墻上的光點不停跳動形成不同圖形；切斷電源，發(fā)聲停止，光點跳動也隨即停止。

1.2聲音的傳播

(1)器材紙筒、氣球(橡皮膜)、雙面膠、蓋玻片、激光筆。

(2)制作方法取紙筒，去底和蓋，一端用橡皮膜蒙上，在橡皮膜上用雙面膠粘上蓋玻片(圖2)。

(3)設計意圖激光筆發(fā)出的光通過蓋玻片反射到墻壁上形成光點。人發(fā)聲時的振動通過空氣傳給橡皮膜上的蓋玻片，引起蓋玻片的振動，蓋玻片的振動使反射到墻上的光點位置發(fā)生變化。從而幫助學生認識聲源處的振動能被空氣等介質向外傳播，建立聲波的模型。

(4)步驟與現(xiàn)象①一人持激光筆不動(用鐵架臺固定更好)，使激光通過蓋玻片的反射照到墻上，在墻上產生一光點。另一人在紙筒的另一端發(fā)聲。②隨著橡皮膜的振動，墻上的光點跳動形成不同的圖形。

1.3真空不能傳聲

(1)器材大號塑料注射器2個、注射用針頭、輸液管、輸液閥門、小鬧鐘一個、細漆包線、塑料軟管一小段、502膠水一支、鐵釘一枚、凡士林。

(2)制作方法(圖3)①將小鬧鐘拆開，取下小喇叭，用兩根細漆包線分別在小喇叭上焊接好。將一個注射器的活塞取下，喇叭放入針筒。②將兩根細漆包線的另一端依次穿過一小段軟管(軟管長度約為注射器長度1／2～1／3)、注射器，焊接在小鬧鐘的原電路上。③剪一小段輸液管，在輸液管上安裝好輸液閥門，再把輸液管的另一端緊套在注射器上，用502膠膠好密封。在活塞的密封環(huán)上涂上凡士林以保證密封。④將該注射器活塞的密封環(huán)拉至頂端(注意不可拉出)，然后在靠近注射器圓筒口處活塞的芯桿中間橫穿一小孔，以便能用鐵釘穿過芯桿上的小孔，將活塞卡住同定。

(3)設計意圖放于針筒內的鬧鐘發(fā)生器發(fā)盧，因為針筒內有空氣，聽到聲音。接下來首先該針筒活塞推到底，再用另一個注射器將該注射器內剩下的空氣抽盡，最后將該注射器的活塞拉至頂端，使注射器的密閉空間形成接近真空的狀態(tài)，如果讓發(fā)生器懸空放置，就聽不到聲音。再把空氣放入針筒，又聽到聲音。通過對比，說明真空不能傳聲，聲音傳播需要介質。

(4)步驟與現(xiàn)象①將小喇叭裝上電池(或閉合開關)，可以聽到注射器內小喇叭發(fā)出“滴滴滴”的響聲。②將該注射器的活塞推到底，再用另一個注射器將該注射器內剩下的空氣抽盡，將輸液閥門關閉。③將該注射器的活塞拉至頂端，用鐵釘穿過芯桿上的小孔，將活塞卡住固定。④將小喇叭調至注射器圓筒中空部位，則聽不到小喇叭的響聲(真空不能傳聲)；若將小喇叭與注射器筒壁接觸，則仍可聽到小喇叭的響聲(固體可以傳聲)。⑤將輸液閥門稍微打開，可聽到小喇叭的聲音從無到有逐漸增大。

2光

光也是常見的現(xiàn)象之一。光的直線傳播規(guī)律的條件是均勻介質，很多教材都是直接觀察光在同一種均勻介質中傳播路徑就得出結論，如果對比光在均勻和不均勻介質中傳播路徑得出結論，效果會更好。

2.1光的直線傳播

(1)器材激光筆(建議功率為300mw以上)、鐵架臺、透明無機玻璃水缸(長60cm、寬5cm、高30cm)、海波、清水。

(2)設計意圖光通過不均勻的液體，光的傳播路線是彎曲的；攪拌使液體均勻，光的傳播路線變成直線。通過對比說明光在同一種均勻介質中沿直線傳播，更加科學、嚴謹，學生對規(guī)律的理解更加深刻。

(3)步驟與現(xiàn)象①在玻璃缸中倒入三分之一的水。②配置500ml的海波溶液。③將海波溶液倒入到裝有水的玻璃缸，形成不均勻的液體。④用鐵架臺固定激光筆，將激光從水缸的下部位置，從下往上射入，可觀察到光在不均勻的溶液中是沿曲線傳播的(圖4)。⑤用玻璃棒將不均勻的溶液充分攪拌均勻，可觀察到光又沿直線傳播(圖5)。

2.2探究地面上的圓形光斑是什么

(1)器材有四個圓形LED燈的小夜燈、無孔的黑卡紙若干、白光屏、支架

(2)制作方法黑卡紙分別刻三角形、圓形、菱形大孔。小夜燈較重，安裝在支架上容易倒，另用木板制作底座，支撐住小夜燈，如圖6。

(3)設計意圖探究地面上的圓形光斑是什么，需要在陽光底下做這個實驗。用夜燈代替太陽做光源，觀察光源通過小孔在屏上形成的像，實驗不受天氣的影響。而且實驗器材簡單易得，可用來做隨堂實驗。一個圓形的LED燈發(fā)出的光通過不規(guī)則的小孔在光屏上形成圓形的光斑，說明光斑是圓形燈的像。通過遮蓋四個LED燈的其中一個，觀察小孔成的像，還可以得出像與物的特點。

(4)步驟與現(xiàn)象：

(一)探究圓形光斑是什么?

①其中三個光源用黑卡紙遮住，只露出一個圓形光源，并取不同形狀大孔的卡紙，讓光分別透過它們，觀察在屏上光斑的形狀。②用無孔的卡紙遮去上述大孔的一部分，邊慢慢移動卡紙使孔變小，邊觀察屏上是否會出現(xiàn)圓形光斑。③觀察光斑、小孔以及光源的形狀，可觀察到屏上的圓形光斑與光源的形狀相似。由此可得出圓形光斑是圓形的夜燈通過小孔所成的像。

(二)探究小孔成像的特點

①將刻有大孔的黑卡紙換成有小孔的黑塑料板。②揭掉小夜燈上的黑卡紙，將四個圓形光源全部露出來。③用手指分別遮住上、下、左、右的小光源，觀察四種情況下在光屏上的成像特點?？捎^察到小孔所成的像與物是上下顛倒、左右相反。