物理自制教具设计大赛一等奖获得小组设计方案展示

附件4：第一届物理自制教具设计大赛一等奖获得小组设计方案展示

序号作品作者获奖情况创新点教学重难点

1 五彩喷

泉

陈贝贝

徐秀

傅冠群

一等奖

诠释了全反射在实

际生活的应用；可重

复使用，没有场地的

限制。

光的全反射

2 小火车

转弯演

示仪

邱弘捷

刘盛盈

郑正君

一等奖

直观地演示小车翻

车现象；兴趣性强；

取材简单，成本低

廉；安全性强。

向心力

3 水滴中

的世界

王格

林珠

沈怡超

一等奖

巧用激光笔；污水利

用；趣味性强。

衍射现象

4 简谐运

动

沈佳源

楼凯欣

一等奖

更直观得了解简谐

运动原理。

简谐运动自制五彩喷泉教具设计方案

编号：03-1

一、问题提出

什么东西能够影响光的传播？什么东西能改变光路？在某些情况下，光是否仍是沿直线传播的呢？

因此，若将一束光射向水中,是否会发生光沿水流传播的现象？

知识奠基：

光由光密媒介进入光疏媒介时，要离开法线折射。当入射角θ增加到某种情形时，折射线延表面进行，即折射角为90°，该入射角θc称为临界角。若入射角大于临界角，则无折射，全部光线均反回光密媒质，此现象称为全反射。当光线由光疏媒介射到光密媒介时，因为光线靠近法线而折射，故这时不会发生全反射。

当光射向水中的时候，由于水的折射率大于空气的折射率，因此，光在水中发生全反射，因此，从视觉看来就像是光沿着水流的方向传播。

二、方案设计

1.制作原理

当光射向水中的时候，由于水的折射率大于空气的折射率，因此，光在水中发生全反射，因此，从视觉看来就像是光沿着水流的方向传播。

2.制作材料

玻璃水槽、激光笔、铝合金固定架、电泵一个、食盐。

3.制作方法

请玻璃店的师傅打造一个30cm×20cm×30cm的玻璃水槽，水槽分为两层，下层高为10cm。水槽边有排水口和插电泵的接口。水槽中层的玻璃片上有四个带小段玻璃管的孔，每个圆管有一个倾斜面，使水可以呈抛物线向四个方向喷出（图中没画出斜面），中间有一个大的圆孔。如图所示。

30 cm

20c

m

30cm

排水口10cm

4.使用方法

1）在水槽中灌一半浓盐水（即不没过中层的玻璃板）。

2）对准中层的四个孔射出4道激光，同时用电泵将水压出五个孔，形成美丽的喷泉，边上有短管的孔光会沿水传播，中间的水柱无颜色。

3）关闭电泵，让水自然流回下层

4）调节激光的角度，使其恰好以较大的角度从标记点射向圆孔中心，则学生可看到水中发生一次全反射的现象，即解释了喷泉中光沿水传播的原理。

三、创新点

1.以往的全反射现象都是通过角度的方式表现，而我们的设计可使学生看到

全反射在实际生活中的应用。

2.实验装置可重复使用，且在密闭的容器中进行，没有场地的限制。

3.将全反射的知识运用于实际生活，制作出美丽的景象，吸引学生眼球，使学生通过物理现象学知识。

参考文献：

中国专利文献（ZL 2004 2 0039627.X）

组长：陈贝贝639352 组员：徐秀傅冠群

小火车转弯演示仪教具设计方案

编号：11

一、问题的提出

1.在高中教学中，圆周运动的向心力问题一直是教学的重难点，特别是高中物理（必修）第一册第五章第六节的“匀速圆周运动实例分析”中的小车转弯问题。

2. 因无演示教具，教师讲解比较困难，而学生仅凭向心力理论去死板地理解和想象，也不易完全掌握。

3.现有教具不够直观、演示难、成本高、现象不明显

二、方案的设计

制作方法：

1．硬纸板加工成展示板。

2．用工业用纸将硬纸板包装起。

3．在板上安装好铁轨及使轨道抬高的底

座螺帽。

4．在轨道转弯处用木棍安装好光电门传

感器。

5．整合仪器并测试相关性能。

演示方法：

1.速度对小车向心力的大小（即是否翻

车）的影响

2.质量对小车向心力的大小（即是否翻车）的影响

3.内外轨高度对小车向心力的大小（即是否翻车）的影响

三、创新点

1.直观地演示小车翻车现象。

2.紧密结合教材，突破教学重难点。

3.外观简洁大方，美观性强。

4.寓教于乐，引起学生探究兴趣。

5.取材简单，成本低廉。

6.安全性强。

7.运用光电门传感器测量速度。

邱弘捷614761 刘盛盈郑正君

水滴中的世界设计方案

编号：47

一、问题的提出

现行人教版高中《物理》教材中，对“光的衍射”一节的处理是基于单缝衍射和圆孔衍射两个实验，而且以此说明光发生明显衍射的条件和现象。在实际教学过程中，由于所需仪器、操作过程、现象明显程度等原因，很多老师在课堂中往往不进行具体的实验演示。而是通过课件里的图片进行说明讲解过程。此种乏味无趣的教授方式，造成很多同学对此章节的学习不够深入，对光学内容的兴趣也日益匮乏。

基于以上现象，我组采用了“水滴中的世界”教具，用于课堂教学。一方面，使同学们对光的衍射现象的认识得到升华。另一方面，此教具趣味性极强，能够调动同学们学习的积极性，丰富课堂内容，使课堂教学充满生气。

二、方案设计

（一）设计原理

在“光的衍射”这一节中，比较典型的单缝衍射和圆孔衍射这两个实验一般都用光源分别照在挡板上，然后观察屏上的图样。如图1所示：

（图1）

而衍射是指光绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象。由此，我们用520-570nm的激光笔代替光源，用表面被挖