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郴州市物理創(chuàng)新實驗大賽 模擬海市蜃樓 實驗 郴州市五中廖振軍 自古以來 蜃景就為世人所關注 在西方神話中 蜃景被描繪成魔鬼的化身 是死亡和不幸的兇兆 我國古代則把蜃景看成是仙境 秦始皇 漢武帝曾率人前往蓬萊尋訪仙境 還屢次派人去蓬萊尋求靈丹妙藥 現(xiàn)代科學已經對大多數(shù)蜃景作出了正確解釋 認為蜃景是地球上物體反射的光經大氣折射而形成的虛像 所謂蜃景就是光學幻景 蜃景形成示意圖 一 實驗在教材中所處的地位與作用 海市蜃樓 是人教2011版八年級物理上冊第四章 光現(xiàn)象 第4節(jié) 光的折射 科學世界 p83 中的內容 因蜃景的形成具有相當苛刻的條件 現(xiàn)實生活中 絕大多數(shù)人都未見過 海市蜃樓 景觀 學生對這一現(xiàn)象具有強烈的興趣和求知欲望 通過本實驗的演示 學生能夠對光的傳播和光的折射規(guī)律有更深刻的理解 能夠進一步解釋日常生活中許多的光現(xiàn)象 二 實驗原型及不足之處 教材對 海市蜃樓 只是文字上的介紹和解說 沒有演示實驗 學生沒有見過真正的 海市蜃樓 老師在講解 海市蜃樓 及其形成原因時也感覺不知從何說起 學生更不容易掌握 而我設計的這個實驗充分解決了以上的問題 三 實驗創(chuàng)新與改進之處 1 創(chuàng)造性地用鉆有均勻小孔的泡沫缸解決了梯度溶液的快速配制問題 實驗成功率100 2 過飽和食鹽溶液的設計方案延長了 蜃景 的持續(xù)時間 6個小時以后還能清晰的見到 蜃景 四 實驗器材 步驟 及注意事項器材 玻璃缸 60cm 30cm 70cm 水 食鹽 白紙 薄泡沫板 激光筆 臺燈 實物 杯子 步驟 1 在玻璃缸中配置適量稍過飽和的食鹽水溶液 2 用薄泡沫板制作一個略小于玻璃缸內壁大小的泡沫缸 用鐵釘在其底部均勻地鉆好小孔 3 在泡沫缸底部的小孔上方用白紙墊上 將泡沫缸放置在飽和食鹽水面上 4 將清水注入 泡沫缸 中 清水的量與食鹽水大致相同 5 靜置 等待 放置期間不可振動 晃動裝置 直到出現(xiàn)分層液面為止 6 清水滲透期間用激光筆水平射入溶液 觀察折射現(xiàn)象 7 將一物體放在玻璃缸背面 用臺燈照亮物體 從正面觀察 拍攝蜃景 8 若攪動溶液 蜃景 立即消失 注意事項 1 泡沫缸底部小孔的多少與孔徑的大小直接影響清水滲透的進度 梯度溶液形成的快慢 即蜃景出現(xiàn)的早晚 2 飽和溶液中未融化的食鹽的多少決定蜃景持續(xù)的時間長短 五 實驗效果 現(xiàn)場配制溶液 10分鐘左右便能出現(xiàn) 蜃景 可視面大 現(xiàn)象明顯 圖像清晰穩(wěn)定 且持續(xù)時間長久 實驗成功率100 如下圖所示 六 自我評價 1 創(chuàng)造性地用鉆有均勻小孔的泡沫缸解決了梯度溶液的快速配制問題 實驗成功率100 實驗中使用薄泡沫缸的優(yōu)點 1 泡沫有一定的 硬度 不易變形 2 泡沫起 隔板 作用 使清水與飽和食鹽水的 安靜 地 碰 在一起 3 泡沫密度小于水 注入清水后 隨著水位上升 泡沫缸同時也上升 不用中途取出 以免影響 梯度溶液 的形成 4 泡沫材料普遍 價格便宜 易于加工 裁剪 鉆孔 2 本實驗既形象 直觀地演示了光在不均勻介質中的傳播路徑問題 又為學生解開了自然奇觀 海市蜃樓 的形成原理 極大地提高了學生的學習興趣