光学演示实验（共3篇）
光学演示实验 篇1
一、实验仪器
凹面镜 (带支撑座) 一块, 中心有孔的金属球 (直径3一4厘米) 一个, 薄壁烧瓶 (带橡皮塞和弯曲玻璃管) 一个, 红外凸透镜 (Na CL晶体、石英玻璃、多晶等材料制成的透镜) 一块, 中心有孔的挡光板 (孔径2一3厘米的三合板、五合板) 一块, 物理支架, 煤油灯, 滴管, 红墨水等。
二、实验方法及步骤
1、检温器的制作
将煤油灯的灯芯提高一点, 用灯烟把烧瓶外壁熏上一层黑烟灰 (用硅胶作粘结剂涂刷一层Mn O:效果更好) , 瓶口用插着弯曲玻璃管的橡皮塞塞紧, 在弯曲玻璃管理的水平部分用滴管滴入一滴红墨水。
2、演示红外线的反射
如图1, 将凹面镜置于支座上, 检温器作为红外线接受装置, 放置在距凹面镜8——100厘米的地方, 然后用煤油灯加热金属小球 (不要烧红) , 把加热后的小球作为红外线源, 放在凹面镜的焦点附近, 这时就可以看到红墨水柱沿曲管向外移动 (瓶内空气受热膨胀) 。如果取走凹面镜, 则红墨水柱停止移动 (或移动速度十分缓慢) 。以上实验说明红外线跟可见光下样是能够被反射的。
3、演示红外线的折射
如图2, 步骤 (2) 中的装置不变, 在检温器相对金属小球的一侧 (紧靠烧瓶但不接触) 放置挡光板 (三合板、五合板用水浸湿效果更好) , 然后在挡光板和小球之间放置红外凸透镜, 并使凸透镜后焦点位于挡光板中心孔处, 这时就可以看到红墨水柱沿曲管向外移动。如果取走该凸透镜, 则红墨水住停止移动 (或移动速度十分缓慢) 。以上实验说明红外线跟可见光一样是能够被折射的。
4、图1中的装置不变, 在检温器和金属小球之间放置一块平板玻璃或盛满水的烧瓶, 则红墨水柱不发生移动。由此可见, 红外线很容易被玻璃和水吸收。
说明
1、本实验在演示红外线的反射和折射时, 均使用同一套实验装置, 不仅使实验具有连续性, 而且也使实验过程和实验结果更直观、明显、易于观察, 学生更容易理解和掌握。 (一般实验演示折射时, 需要更换红外光源为弧光灯或卤钨灯, 用照相胶片作检温装置, 不易观察。)
2、本实验在演示红外线的反射时, 虽然使用了一块红外凸透镜, 但节省了弧光灯或卤钨灯和含典二硫化碳液液的制备, 这样不仅大大节省实验时间, 而且也使学生学到了一些红外光学材料的知识。相信, 在不久的将来, 随着红外光学材料的不断研制和开发, 加工技术的不断提高, 红外光学材料必将得到广泛的普及和应用。
参考文献
[1]闻洁、赵桂林、陶智、彭辉:《红外成像仪用于传热实验的研究》北京航空航天大学学报, 2003 (08) 。
[2]韩吉辰:《红外线与我们的生活》百科知识, 2003 (11) 。
[3]吴进校:《认识红外线》, 物理教师, 2002, (03) 。
[4]李建法、秦文俊:《基于红外的长度测量电路的设计》安阳师范学院学报, 2004 (05) 。
光学演示实验 篇2
一、作用
大学物理演示实验中光学演示的作用主要有[1]以下几点。
1.增强知识学习的效果。光学演示实验可以使抽象、复杂、深奥的光学基本概念直观化和形象化,还可以使日常生活中的光学现象突出地显现出来,从而使学生得到丰富的感性知识,加深对理论内容的理解和巩固。通过光学演示实验,学生能看到支配光学现象的规律在什么条件下起作用,从而领悟到理论指导实践和实践检验理论的意义。
2.培养工程实践能力。光学演示实验可以培养学生的实验操作技能和科学创新能力,团队合作精神和解决实际问题的能力,以及学生的工程应用能力和创新意识[2]。
3.养成良好的习惯。光学演示实验能培养学生在学习、分析和研究问题时实事求是的科学态度和刻苦顽强的工作作风。同时能学到研究物理的各种实验方法,为以后的实验打下良好的基础,养成良好的习惯。
二、教学实践方式
要更好地把教学过程完成好,达到比较好的教学效果,教师在教学设计上做了很大努力。根据光学演示实验的特性,也为了让学生更好地体会光学的乐趣,以及考虑到作者所在学校的实际情况,我们的教学设计过程以教师为主导,学生为主体来实现。
1.教学内容。配合我校大学物理课程的内容,我们把大学物理演示实验以光学、振动与波动学、电磁学、热力学四个教学模块的形式向学生开放。因为有些学生可能只对其中一部分的内容(比如光学)有兴趣,因此四个教学模块是独立设置的,学生可以挑感兴趣的来选择。在光学部分,共有22个实验,除了传统上的光的衍射、干涉、偏振光干涉演示仪、迈克尔逊干涉仪、帘/台式皂膜、光栅视镜等内容外,还有近代物理的一些内容如超声光栅、黑洞模型等。
2.教学模式。目前我国演示实验教学实施模式主要有五种:随堂演示、集中演示、必修课模式、选修课模式、全开放性的教学模式[3]。基于我校上课教室比较分散,多个老师同时授课,大部分光学的演示仪器“较贵”、体积大、携带不方便等多种实际因素,随堂演示和集中演示在我校不易实行,而且也不易发挥学生的主动性和创造性。对于理工科学生,我校已经有专门的大学物理实验作为必修课,其中已经包含光学内容,而对于一些文科学生也没有必要专门设立必修课模式。基于上述考虑,我校的光学演示实验单独作为一个模块开成选修课,让学生自由选择。它不仅向理工科学生开放,同时也向文法学院、经管学院等不修物理课程的学生开放,让对光学感兴趣的学生都可以到实验室进行光学演示实验。学生在感受到乐趣的同时,还能修得学分,提高他们的学习动力。
3.教学过程。教师在光学演示实验教课之前,自身应该充分准备。除了把相关的理论知识整理把握充分之外,还应该把要演示的实验仔细做2~3遍[4],尽量预先面对教学过程中会出现的问题,以防在教学过程中出现无法预估的问题时太慌张。另外在实验之前先不告知学生具体的实验内容,让他们带着一种新奇的心理进入到实验室,激发大家的探索欲望。进入实验室后,先让学生自由分组进行操作,根据学生水平及兴趣爱好,分工协同合作,培养学生的合作沟通能力。教学过程中,先为大家简单介绍一下每个实验内容,或者有需要时简单演示一些现象,让学生联想现实生活中类似的现象,然后再让学生回想支持这种现象的光学原理,这样由现实现象中得到的理论更容易加深印象。给出一个实验现象之后,鼓励大家去寻找用以支撑这个现象的理论,让大家通过自己的努力寻求出原因。整个实验过程中,有说明书、物理演示与探索计算机导学系统供学生查找。教师也会在实验室中,指导学生主动探究和分析现象。在实验过程中,要根据每个光学实验的具体情况,以及学生的不同反应,随时调整教学方式。比如光学模块中的帘式皂膜实验,看到实验中的皂液,大家自然就想到小时候玩的肥皂泡,看到皂膜呈现的彩色花纹,有些同学还会想到雨过天晴的路面积水,然后再问肥皂水不是彩色的,为什么会有彩色花纹呢?有些同学就能指出是薄膜干涉,但是具体产生过程,留待同学自己去探索。再比如海市蜃楼实验,一听到这个名字,学生都知道海市蜃楼的故事,也知道它表示的是虚幻的东西,然后学生看实验发现本来等高的两个模型,经过盐水一方的却升高了。对于这个现象大家都比较熟悉,这时教师提出来是什么原因造成这种现象的,大多数学生不知道。这时如果一味让学生自己去想,可能有点困难,教师此时应适时给点提醒,盐水经过一段时间静置之后,下层的浓度最大。让学生联想浓度差会引起光学理论中的什么东西,这时就能有同学知道折射率差别。然后再回到日常生活中,同学们就都知道海上的大气折射率会有差别。当然更具体的细节的内容留给学生去探寻。在光学演示实验室中的课上的内容结束之后,并不意味着教学过程就结束。学生回去之后选一个自己最感兴趣的实验写报告,每组学生协同合作,共同出一份报告,不要求每位同学都交。这样,使学生不受限于学分和报告,更能提高报告的质量,也更能增加学生的兴趣。
光学演示实验配合理论课教学,内容新颖、生动有趣、技术先进的教学仪器,不仅可以帮助学生理解光学概念,提高学习兴趣,更可以激发学生的探索热情和创新意识。经过我们教师不断地探索与实践努力,已逐渐形成一套成熟且具有我校特色的光学演示实验教学模式,并逐渐把这个教学模式推广到其他物理演示实验模块。
参考文献
[1]顾菊观.光学演示实验教学研究[J].湖州师专学报,1997,19(005):49-52.
[2]周菊林,李蓓,周华林.加强大学物理演示实验,培养工程应用型人才[J].湖南工业大学学报,2009,(02).
[3]宋贤征,竹有章.国内大学物理演示实验教学现状调查[J].广西物理,2009,(01).
光学演示实验 篇3
一、导学型演示实验,激发学习兴趣
导学型演示实验的目的是引导学生复习旧知识,引出新知识,在旧知识与新知识之间起到承上启下的作用。为了激发学生的学习兴趣,鼓励学生进一步探索化学知识的奥秘,导学型演示实验一般采取的形式为“讲解—演示—观察—总结”,以知识讲解作为开场铺垫,展开导学型演示实验过程。激发学生产生疑问,引导学生带着疑问提出假设,由此引入导学型演示实验,再结合一定的实验步骤与方法,实施具体的实验操作,得出相关的实验现象与实验结论。导学型演示实验的目标是解决学生心中的困惑,其实验内容与课程内容相联系,教师对实验原理、实验条件、注意事项等进行阐述和解释,引导学生猜想实验结论、观察实验现象、进行总结归纳。通过观察实验现象,与新知识和新内容进行对比分析,由此加深对新知识的理解和记忆,拓展知识网络。
例如,在讲授“铵离子”的相关知识时,教师在课堂上进行了“铵离子检验”的导学型演示实验。首先,引导学生复习离子检验的一般方法,即与已知溶液反应产生气体或固体,通过检验出气体或固体而验证存在该离子。然后,教师实际操作小型演示实验———“硫酸铵与氢氧化钠溶液反应”“氯化铵与氢氧化钠溶液反应”。最后,引导学生把湿润的红色石蕊试纸放在反应瓶瓶口观察颜色变化,若红色石蕊试纸变蓝,表明有碱性气体产生,可知为氨气。导学型演示实验需要注意的是:第一,导学阶段是新知识的学习阶段,教师需要提示学生相关的条件、方法;第二,实验结束之后教师应该给予学生自主思考与分析的时间;第三,由特殊推广到一般,得出规律性知识;第四,以图表形式记录实验过程、实验心得。通过导学型演示实验,学到新知识,扩展知识架构,促进学生的能力提升。
二、指导型演示实验,促进深入了解
在新课改教学理念下,教师应该坚持以学生为本,尊重学生的个性特点和兴趣爱好,基于学生的认知水平、思维能力,实施有针对性的教学策略。演示实验是结合化学知识开展的启发性小型实验,能加深学生对知识的印象,有效推动高中化学教学的顺利开展。由于高中化学教学任务重、时间紧、内容多,因此在课堂上采取演示实验教学,可以加深知识印象,启发学生思维,鼓励学生探究新知识。教师要借助指导型演示实验,引导学生挖掘知识内涵,深入分析问题,奠定学生的知识基础与能力基础。指导型演示实验的重点在于教师对实验原理、实验细节与注意事项的指导:第一,在小组实验前,教师要讲解注意事项,避免学生的实验出现错误和漏洞;第二,教师要讲述实验的基本操作,说明演示实验的目的和结果,鼓励学生动手实践、互动探究。
例如,在讲授“次氯酸的漂白作用”的相关知识时,教师可以开展指导型演示实验教学。教师需要对实验现象和实验的注意事项进行讲述,并引导学生阐述实验中的实验现象:“通入干燥氯气,干布条不褪色,湿布条褪色”和“干燥氯气、水、盐酸都不能使布条褪色”。通过一系列对比,得出次氯酸具有漂白作用的结论。
又如,在讲授“金属Al”的化学性质时,教师在课堂上引入制备Al(OH)3的演示实验,设置方案一:“铝与硫酸反应,再与氨水反应”,方案二:“铝与氢氧化钠反应,再与二氧化碳反应”,方案三:“铝与硫酸和氢氧化钠分别反应,生成硫酸铝和偏铝酸钠,之后这两者反应”。教师采用三种不同的方案生成Al(OH)3,可以培养学生的实验技能,扩充学生的知识网络。指导型演示实验具有让学生做好准备的特性,能够激发学生思考并主动去实践,能促使学生强化化学科学素养,提升他们的动手能力和思维发散能力。
三、巩固型演示实验,加强记忆理解
巩固型演示实验是在学生对知识有了初步的学习之后,通过开展演示实验,加强对知识的理解和记忆,并对实验的知识来源、发生和发展有更加深刻的理解。巩固型演示实验是以巩固和验证为目的的演示实验,一般是在新知识的复习课上引入巩固型演示实验,作用是促进学生对知识的深入分析与探究。在课堂上引入巩固型演示实验的原理从逻辑上分析是从一般到特殊的过程,教师在实验进行的过程中采取新旧知识对比的方法,促使学生建构知识网络,达到巩固知识、提升能力的目的。
例如,在讲授“氧气”的相关知识时,教师引导学生了解过氧化氢与高锰酸钾加热可以产生氧气,并且氯酸钾在二氧化锰作催化剂的情况下加热也可以产生氧气。再分析利用这三种物质制作氧气的注意事项,得出实验室制作氧气的材料,并借助图片、多媒体、流程图说明加热高锰酸钾制作氧气的过程,之后开展巩固型演示实验,加深学生对知识的印象,提升教学效果。
又如,在讲授“葡萄糖、蔗糖、淀粉的性质”的相关知识后,教师开展巩固型演示实验,引导学生对比分析和总结归纳。教师激励学生猜想实验探究的方法,继而逐步引导学生开展实验,得出实验结论“淀粉遇碘变蓝、葡萄糖能发生银镜反应”,由此加深对淀粉催化水解为葡萄糖、葡萄糖分子含有醛基、能产生银镜反应等相关基础知识的理解。
四、实践型演示实验,提升应用意识
实践型演示实验是对学生不确定的地方或疑问进行实践探究,基于新课改教学理念,演示实验教学的目标就是培养学生的学习能力、实践能力、交流合作能力。通过实践型演示实验,鼓励学生深入学习和探究,自主动手实践,参与到实验操作过程中,让学生在交流合作与互助探究的过程中强化应用意识、提升科学素养。化学与学生的实际生活息息相关,将高中化学知识与生活实际中的问题结合起来,通过在实践型演示实验中融入生活实际问题,有效引导学生参与互助探究的欲望,强化应用意识,提升科学素养,由实践型演示实验总结出知识与生活的规律。
例如,为了展示“碳族元素”的化学性质和物理性质,可以在化学课堂上开展一系列的实践型演示实验。第一,将石墨电极与导线连接,接通电源,灯泡发亮;第二,借助木炭可以制作净水器;第三,木炭与黑色氧化铜研磨均匀后能够发生反应,生成铜和二氧化碳;第四、在紫色石蕊试液中通入二氧化碳,石蕊变红,加热之后石蕊又会褪色。通过一系列的实践型演示实验,得出碳族元素的物理性质和化学性质:石墨的导电性、碳的吸附性、碳的还原性、碳酸的酸性和不稳定性等,有助于推动碳族元素在生活实际中的运用。通过实践型演示实验,引导学生构建系统性知识网络,强化学生的实践能力与应用意识,加深对知识的理解与运用。
五、结语