自制多功能光学演示实验箱

自制多功能光学演示实验箱

罗 浩

湖南省长沙市长沙县果园镇田汉学校   湖南省 长沙市    410157

摘要： 初中物理《光现象》中的许多实验,由于受到白天光线的影响,光路径迹不明显，实验效果大打折扣，而且每一个实验都需要一套独立的器材，而自制教具多功能光学演示实验箱,可以直观的演示光的直射、反射、折射，镜面反射与漫反射的异同，面镜和透镜对光线的发散、会聚作用等等，效果非常明显。它的制作工艺和原理简单，成本不高，具有很好的应用推广价值。

关键词：多功能光学演示实验箱；自制教具；应用推广价值

在初中物理教学中，探究实验和演示实验占据了很重要的地位，它既是物理教学的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。[1]初中物理人教版《光现象》这一章,就有许多光学实验。由于受到白天强光的影响,作为光源的激光笔发出的光线径迹无法显示，即使借助纸板显示也不明显，使得实验的可视性和直观性大打折扣；而且每一个光学实验都需要一套独立的器材，给教师的准备、使用带来了一定的麻烦；而实验室配备的各种光学实验仪器大多小型化，演示效果不佳。为此, 我制作了一个多功能光学演示实验箱,它很好的解决了上述问题，可以非常直观的演示一系列光学实验，效果非常明显。特别是利用它能纠正学生对漫反射认识的误区，有效突破漫反射也遵循光的反射定律这个教学难点。（如图1为镜面反射、图2为漫反射）

图1                                 图2

1、制作材料及工艺

1.1箱体制作

箱体（图3）可由木板或不锈钢等材料制成，整体呈开放型，正面镶玻璃，箱体正面长60cm,高32cm，背面长40cm,高32cm，箱体宽16cm；左侧面及上方中央开宽约6~10mm的透光缝，使激光束能射入箱内；右侧面开一小门，方便取放各种光学仪器；背面下方中间安装一铁质转动轴，轴端铁质屏面利用磁体吸附激光发射器，转动铁轴可以固定在任意位置。考虑反复使用转轴可能会松动，因此背面外镶一薄铁皮，用一环形磁体加强固定，这样可使激光束从不种角度射入箱内。箱内漆成深绿色，这样红色激光在深绿色背景下的对比度最明显。

图

3

1.2激光发射器制作

激光发射器（图4）由三个可调焦激光器、9V电源、微型拨位开关、带磁体的塑料固定套制成。三个激光器并联，分别由三个开关控制，可方便调出1~3束聚焦很强的红色线光源。由于磁体的吸附作用，发射角度可任意调节，使3束红光或平行或发散或会聚射出，而目前市场上的激光器都被设计成平行光，无法发散或会聚射出。

图4                                       图5

1.3发烟装置制作

发烟装置（图5）由锥形檀香和带盖帽的铁质座基组成。檀香烟雾无毒无害，由纯檀木粉制成，芳香扑鼻，发烟量大且持久。使用时将檀香点燃放入铁质座基内，座基下方有2孔通氧气，不用时可用盖帽熄灭。建议实验时箱体内左右各使用1个发烟器，效果最佳。

1.4自制教具及其他配套教具

自制教具（图6）是弥补配套教具之不足，材料为玻璃和玻璃镜，用玻璃刀划成所需尺寸后，再用玻璃胶粘合而成。此材料随处可买，成本低廉，可以制成光的折射仪，光的反射仪，三棱镜演示仪，凸透镜、凹透镜原理演示仪等。特别是用小镜片粘合制成的漫反射演示仪，平行光线射到每一块小镜片上都是发生的镜面反射，但是从整体看镜面是凹凸不平的，才导致反射光线朝四面八方射出。这样演示能非常直观地纠正学生对漫反射认识的误区，有效突破漫反射也遵循光的反射定律这个教学难点。其他配套教具则多为实验室常见光学仪器如凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜。

图6

2、实验效果及创新之处

2．1利用烟雾对光线的散射作用，将激光光线在空气中的径迹很清晰的显示出来，不需要借助纸板，也不受制于白天光线的强弱。

2.2箱内呈深绿色，是利用红光在深绿色背景下的对比度最明显；箱体呈开放型，有利于坐在教室不同位置的同学从不同角度都能看得清楚。

2.3利用转轴控制吸附在铁屏上的激光发射器，可产生3束平行光，从不同角度射出。由于3个激光发射器位置不固定，发射角度可任意调节，使3束光或平行射出或发散或会聚射出，操作简单方便。

2.4此装置可以演示多个光学实验，也适合光学复习用。（图7-图9）

图7                                        图8

  3、多功能光学演示实验箱的推广应用价值

该自制教具目前成本大约为120元左右，即箱体材料费70元，激光发射器40元(可调焦激光器10元/个、微型拨位开关2元/个，9V电源8元/个，都可以通过网购获得)，发烟装置2套10元(锥形檀香0.05元/粒)。若成批量生产，成本应该会降到更低。

该自制教具自2012年在我镇中小学及周边学校

小范围推广以来，反响非常好。一是使用方便，不需借助其他设施设备，便于携带，随时可用；二是操作简单，无需高深原理，老师甚至学生都可以上来演示、实验；三是实验效果极佳，所有使用过的老师都反映，不同角度、距离的学生都能看到，看的很清楚，可视时间长；四是可以演示一系列光学实验，特别是在光学复习时可以在较短的时间内全部演示完毕，节约时间；五是制作成本不高，技术不复杂，所需材料均可以在市场买到或网购到；

该自制教具在湖南省2012年中学物理青年教师实验教学创新大赛中获得一等奖，由此可见其实验效果得到了许多物理教师和教研专家的一致肯定，具有较高的应用推广价值。

参考文献:

[1]李振海.教具的制作与使用[M].东北师范大学出版社,2000,1.