【亲子实验13】光学实验之透镜原理 箭头指向哪里？
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。