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#科学实验探究#光与热关系实验演示仪
珠韵 珠韵 2020-08-05 13:45:12
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简单
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项目简介

        光与热关系实验演示仪主要用在教科版小学科学五年级上册《光》单元第5课《光与热》这一课。是由我和我们的科学老师王老师一起协作完成的,我主要负责程序设计一块。 

        本课的核心实验是给每组学生准备5个平面镜和一支气温计,选择晴好天气,把气温计放在背光处,先测出原始气温,然后用一个和多个平面镜反射太阳光到气温计的液泡位置,观察光的强弱变化和气温变化,从而得出光的强弱和温度的关系。 

        实际教学中,如果碰到阴雨天见不到太阳就无法上这一课。有时即使有太阳,但如果太阳时隐时现或有较大的风等,都会影响实验的效果。而且在实际的观察与测量中,如果镜子与气温计距离较远,学生手拿平面镜常常因为不稳而不能把光反射到同一点(即液泡)上,影响数据的准确性。 

        我们设计制作的这个教具同样用5面镜子,把它固定的后面的木质支架上,底座可以旋转,可以自由选择使用几面镜子进行反射。光源采用发热量较大的100瓦白炽灯泡,灯泡前面是一块白色亚克力挡板,白色一面增强反光,黑色一面阻挡光线透过亚克力板。仪器最后支起一块白色屏幕,可以清楚地辨别不同数量镜子反射的光线的强弱,屏幕中间固定一个光敏电阻传感器和热敏电阻传感器,可以迅速感知亮度和温度的微弱变化,两个传感器通过数据线连接一个掌控板,从而会在掌控板屏幕上清楚地显示亮度和温度的数据。 

        另外,通过WiFi可以把掌控板数据发送到tinywebdb,在网上实时存储亮度和温度的数据,然后用mind+在实时模式下读取tinywebdb数据,每隔一秒读取一次,在舞台上实时显示,并同步存储到列表中。等实验结束,还可以把列表中的数据导出,再复制到EXCEL中,生成更加丰富的统计图表让实验的效果更佳。可以这样说,光与热关系实验演示仪有效解决了前面提出的诸多问题,并使用了灵敏度更高的电子元器件,不管是温度还是亮度,一切用数据说话,可靠性好,经过课堂实际使用,教学效果显著。 

制作分享

        接下来我分享一下本项目的装置结构和程序设计。

        先来看一下视频分享,好有个大概的了解。 

材料清单 材料清单
1x
掌控板
1x
掌控板扩展板
1x
温度传感器
1x
光线传感器
5x
可以转动的镜子
1x
白炽灯和灯座
1x
开关
1x
亚克力板白色
1x
木板

        看一下装置的结构,5面镜子,把它固定的后面的木质支架上,底座可以旋转,可以自由选择使用几面镜子进行反射。光源采用发热量较大的100瓦白炽灯泡,灯泡前面是一块白色亚克力挡板,白色一面增强反光,黑色一面阻挡光线透过亚克力板。对面是光敏模块和温度模块,分别连接掌控板的P1和P2。

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        下面是掌控板的程序,主要功能有亮度温度获取,并在掌控板的OLED屏中显示,同时发送数据到tinywebdb。(关于的tinywebdb的使用,可以参考一下DF论坛里的一篇文章) 

        在测试中,发现读取的数据是亮度越亮数据越小,所以这里进行了一下映射计算。 

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下面是mind+实时模式下的程序。

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下图是舞台界面效果。能够清晰地观察数据变化,并记录到列表中。

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导出亮度和温度的列表数据,并复制到excel中,生成丰富的统计图表。我们可以清晰地看到随着光线的增强温度也在升高。

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教学设计

教学内容:教科版五年级科学上册《光》单元第5课时《光与热》 

教材内容解读: 从第5课开始,将研究光与热的关系,这里的“光”主要是指太阳光。许多光源在发光的同时也在发热,比如白炽灯、蜡烛、太阳。学生都有这样的亲身体会:冬日,太阳底下暖洋洋的;夏日,树荫底下比阳光下凉快;手靠近点燃的蜡烛,有热的感觉。但是光和热有什么关系呢?学生不一定很清楚。本课重点指导学生认识阳光的强弱和温度的关系,光强温度就高,光弱温度就低。以及怎样才能得到更多的光和热。本课内容分为两部分。第一部分指导学生探究“光的强弱与温度”的关系;第二部分知道利用凹面镜和凸透镜能会聚光线。我们的项目实验是用于第一部分探究“光的强弱与温度”的关系。 

由此制定了教学目标: 

科学概念: 1.许多光源在发光的时候也在发热。 2.太阳给我们带来光明的同时,也给我们带来了温暖。太阳是地球最大的光源和热源。 3.光越强温度越高,光越弱温度越低。 

过程与方法: 1.对光和热的关系作出推测。 2.通过实验观察,对比探究光与热的关系。 3.整理获得的信息,根据实验的数据绘制出折线统计图。 4.能够对实验结果和假设进行对比。

 情感、态度、价值观: 1.认识到自然事物之间是有联系的,自然事物的变化是有规律的。人们掌握了自然规律就能更好地生产和生活。 2.认识到认真观察、实验;实事求是地记录观察数据的是科学探究的重要方法。 

教学准备: 1.自制教学仪器《光与热关系实验演示仪》; 2.课件。

教学过程 :

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本项目的程序部分源码已经上传到码云。

https://gitee.com/zslqg/fenxiangyuanma2020/

Makelog作者原创文章,未经授权禁止转载。
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