聶劍軍 謝明生
(江西省宜春一中 江西 宜春 336000)
2013年4月舉行的江西省第七屆中學物理教學改革創新大賽中,筆者執教的“全反射”獲一等獎并代表江西省參加8月在寧夏銀川舉行的全國大賽.本課的創新實驗“變臉魔術”及其教學效果最吸引評委的眼球,現作一介紹,以饗讀者.
關于全反射棱鏡,新課程各版本教材以及歷屆教材中設計的實驗不多,這就使得學生對全反射棱鏡及其應用的認識不夠,印象不深.為此,筆者在本課中設計了一個“變臉魔術”實驗.學生興致盎然地觀看魔術,動腦、動手地揭秘魔術,不知不覺地加深了對全反射棱鏡的認識.
如圖1,透明有機玻璃制成的立方體容器,被兩塊有機玻璃沿對角線隔成兩等腰直角三角形,平面鏡平行隔板放置.當兩容器盛水而隔層不盛水時形成兩等腰直角形截面的棱鏡,即全反射棱鏡.在觀看位置的對面貼上藍臉,側面貼上紅臉時,紅臉經左棱鏡全反射出現在觀看位置的左側,藍臉經右棱鏡全反射又經平面鏡反射出現在觀看位置的右側.
圖1
當隔層也盛水時,就不形成全反射棱鏡,藍臉經水、有機玻璃折射后直接被看到而出現在左側,紅臉經水、有機玻璃折射,經平面鏡反射被看到出現在右側,如圖2所示.這樣,觀看位置的左側由紅臉變成藍臉,右側由藍臉變成紅臉.當隔層間的水通過下方的注射器緩慢注入時,以上變臉是個漸變過程,非常生動有趣,具有魔術般的效果.
圖2
選取3 mm厚的透明有機玻璃(太薄隔板易變形,太厚沒有必要)按如圖3和圖4的尺寸切割、粘合.粘合時一定要保證45°和90°角的精準,否則影響實驗效果.如圖4所示,容器底部安裝兩50 ml的一次性注射器;如圖3所示,隔層底部打兩小孔;通過軟管連接小孔與注射器.選取兩合適大小的胸牌,剛好能插入或拔出藍、紅臉為宜,把胸牌用雙面膠粘貼在觀看位置的對面和側面,制作完成.
圖3
圖4
第一步:注水.在兩等腰直角形截面的容器內注滿水.
第二步:上藍臉.在觀看位置的對面胸牌中插入藍臉.
第三步:上紅臉.在觀看位置的側面胸牌中插入紅臉.
第四步:插卡.將一個不透光的塑料卡片插入隔層之間,發現卡的插入,并未擋住任何圖片臉,隨后拔出卡.
第五步:變臉.見證奇跡的時候,通過下方注射器向隔層注水,隨著隔層水位升高,變臉逐漸進行,當水位相平時,變臉完成.
變臉過程如圖5~7所示.圖5為變臉前,左側為紅臉,右側為藍臉.圖6為變臉中,左側臉譜上部仍為紅色,下部已經變為藍色,右側臉譜則相反.圖7為變臉后,左側變為藍臉,右側為紅臉.
圖5 變臉前
圖6 變臉中
圖7 變臉后