背景:盛满水的杯子,在横向方向(左右)上相当于一个凸透镜,在杯子后面放一个物体,只要物体里杯子距离合适,会在杯子前面看到一个左右颠倒的像,如果距离不合适,则左右方向并不会颠倒。而上下方向,因为没有凸透镜的作用,所以无论与杯子距离如何,方向都不会发生颠倒。

道具:白纸一张,画笔若干,透明空杯子一只,水若干。
准备工作:将白纸长边对折,如图,让小朋友在一面均匀的画上,上下左右4个箭头。箭头的尖可以用不同颜色表示,以便观察和确认是第几个箭头。

实验步骤:

  1. 空杯子在面前摆好,将画纸箭头面朝向杯子,紧贴着杯子将箭头依次杯子后面移动,在杯子前方观察箭头方向。应该和纸上画的方向完全相同。

  2. 将纸向远离杯子的位置移动大约10~15cm,照片中桌面上正好有两条线,杯子放在第一条线前,纸放在第二条线前。再次左右移动纸条,再杯子前方观察箭头方向,还是和纸上画的方向相同。

  3. 在杯子里装满水后,重复步骤1的动作,箭头方向还是没有变化。

  4. 在杯子装满水的情况下,重复步骤2的动作,奇迹发生了,原来左右画的箭头方向都变了,和画的方向相反了,但是上下的箭头还是没有变化。(拍照是不好找观察的角度,但眼睛看时,可以灵活移动身体,还是很容易观察到现象的。)

  5. 扩展实验。为什么只有左右方向的箭头改变了,如果箭头是倾斜的会是什么样子?再纸的背面画上一组倾斜的箭头,再重复步骤4的操作。发现箭头倾斜的方向变了,但还是左右颠倒了。

  6. 再扩展,用放大镜代替杯子,重复上述步骤3,4。会发现步骤4中,所有箭头的方向都改变了。(条件限制,未进行。)

实验难点和成败关键:

  1. 杯子中要有水才能出现凸透镜的效果。
  2. 纸在杯子后的距离要适当调整,要在透镜的焦点以外,外能成颠倒的物象。
  3. 因为箭头是画在一张卡纸上的,所以,箭头最好用不同颜色画,以便明确观察到的变化或不变化的箭头,就是放在杯子后面的箭头,而不是看到旁边的箭头去了。可以准备多张卡纸,每次只用一个卡纸上的箭头,这样可以更明确区分观察到的是哪个箭头。
  4. 当箭头方向发生变化时,可以让小朋友站起来,看看杯子后面实际的箭头方向,再看看杯子里面的箭头方向。
  5. 因为杯子是圆柱形的,只有在所有方向上才有凸透镜的倒像效果,如果是用放大镜观察,只要距离合适,看到的箭头颠倒方向是上下左右都颠倒的。
Last modification:April 10, 2022
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