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自制七段数码管在初中物理光学实验中的应用 　　摘 要：在研究凸透镜成像规律的实验中，传统分组实验使用蜡烛作为光源虽然时间非常久了，仔细分析，蜡烛作为光源仍然存在一系列的问题。通过自制七段数码管作为光源，在安全、环保方面、数据准确性方面和探究成像性质的可操作性方面都对实验进行了改进 关键词：自制； 七段数码管； 光学实验 中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）01-014-001 物理是一门以观察和实验为基础的学科，通过物理实验进行科学探究，有利于激发学生学习物理的兴趣，培养学生独立思考的习惯和动手操作能力。凸透镜的成像规律是初中物理教学中的重点和难点内容，必须通过分组实验引导学生进行探究。通过自制七段数码管替代蜡烛作为光源是对传统实验的一次改进 一、在研究凸透镜成像规律的实验中，传统分组实验使用蜡烛作为光源产生了一系列的问题 1.使用蜡烛在安全、环保方面的不足之处 使用蜡烛作为光源，学生在实验操作过程中容易引发烧伤和烫伤，并存在一定的火灾隐患，如不小心点着了窗帘、专心实验时烧到了头发和衣服。在实验的过程中，为了减小蜡烛火焰的晃动，经常通过关闭门窗来减少教室内空气流动，但由于多支蜡烛同时燃烧产生较多一氧化碳和二氧化碳，很短时间，实验室内的空气质量就很差，对学生的身体健康不利。实验过后，老师发现，桌面上和光具座上滴了好多蜡滴，难以清理，光具座轨道上的蜡滴凝固后还会影响蜡烛、凸透镜和光屏的移动。蜡烛燃烧产生的炭黑附着在墙壁上和桌面上，影响实验室的整体环境 2.使用蜡烛在数据准确性方面的不足之处 蜡烛火焰本身是一个立体光焰，在燃烧的过程中还可能出现火焰的晃动。在固定蜡烛和透镜的位置后，学生在测量像距时会发现光屏在一小段范围内移动都能够得到肉眼看起来较为清晰的像，在这个清晰的范围内，光屏的摆放位置具有随机性。因此，学生在测量物距和像距时，都可能因为立体光源的问题使实验数据存在明显的误差 3.使用蜡烛在研究成像性质方面的不足之处 蜡烛可以看作轴对称光源，学生通过实验探究会发现光源在什么区域内能成上下颠倒的像。然而，蜡烛的像左右是否颠倒学生却不容易答上来，此问题也不便于借助蜡烛作为光源来进行研究 鉴于蜡烛作为光源在凸透镜成像规律实验中的不足之处，笔者通过自制七段数码管替代蜡烛作为实验光源，在教学实践中进行了尝试 二、七段数码管光源的制作过程 1.制作的材料 （1）0.6??7段数码管1个（红光、型号LG5011BSR） （2）CR2032电池及底座各一个 （3）8.5自锁开关一个 （4）印刷线路板（30mm×70mm）一块 （5）塑料机壳（85mm×50mm×22mm）一个 2.制作过程和方法 （1）把数码管、电池底座、开关插在线路板上，按电路图焊接相应的引脚： 闭合开关后即为一个发光的“E”，横放则成为“M” （2）在机壳相应的位置开与数码管大小相同的窗口和开关孔 （3）将线路板用热熔胶与机壳固定 该光源制作时间不超过三十分钟，制作成本在五元以内 三、自制光源在实践中的优点凸显 1.在安全、环保方面 利用七段数码管作为光源自然避免了蜡烛燃烧和滴蜡带来的一系列问题。同时，在环保方面更为突出，蜡烛在凸透镜成像规律的实验中基本属于耗材，蜡烛烧短了以后将不能继续使用。数码管不存在这方面的损耗问题，电池的使用寿命也能达到两到三年，长期使用核算下来，比使用蜡烛更经济、环保 2.在数据准确性方面 数码管是平面光源，因此，光源在光具座上的位置更准确。在固定数码管和凸透镜的时候，移动光屏，发现清晰像在光屏上的位置更容易确定。因此在使用数码管作为光源时，物距和像距的测量数据在准确性方面有提高 3.在探究成像性质方面 数码管光源可以做成“A”、“E”、“F”等多种形状的字母光源。使用“A” 作为光源，学生很容易发现像是上下颠倒的；使用“E”作为光源，学生容易发现像是左右颠倒的，使用“F”学生又发现像是上下和左右都是颠倒的。在探究活动中通过对成像的情况的猜想和光源的选取，能够培养学生的想象力、判断力和综合的探究能力 进一步设想，利用七段数码管作为光源还可用于探究小孔成像的特点等实验。同时，在第二课堂活动中，带领学生动手自制七段数码管有助于培养学生的动手能力。