#科学实验探究#光与热关系实验演示仪 简单

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。

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。

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。

下面是mind+实时模式下的程序。

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。

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。

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 ：

本项目的程序部分源码已经上传到码云。

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