日全食与高中物理.pdf

＼实验教学＼ 10．3969／j．issn．1671—489X．2010．25．200 日全食与高中物理 阎如顺陈超 2009年7月22日发生的日全食是多年来观测条件最好的一次日全食。本次日全食持续时间长，涉及区域广，从日 食亏到复原长达2个小时，其中全食持续时间最长可达6分钟左右，全食带覆盖印度中部、缅甸以及我国长江流域等 广大地区，偏食带则覆盖我国全境。日全食是指当月球运行到太阳和地球之间，月球挡住全部太阳光球的天象(俗 称天狗食日)。一次日全食的过程可以分为5个时期：初亏、食既、食甚、生光、复圆。 日全食是一个天文现象，但在物理教学中常会提 好像一幅绚丽多彩的风景画。尤其奇怪的是，画上的人 及。物理教材中有“光的直线传播”这一知识内容，目 和车还在动，不过都是倒着的! 全食就是光的直线传播的很好的教学资源。 在一问黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔，人对着小 1日全食模拟实验 孔站在屋外，屋里相对的墙上就出现一个倒立的人影。为 在黑板上画上一个圆，用粉笔填涂满白色，用它 什么会有这奇怪的现象呢?墨家解释说：光穿过小孔如射 来表示太阳；每一个学生动手制作一个圆形的小纸片， 箭一样，是直线行进的，人的头部遮住了上面的光，成影在 用来表示月亮；眼睛就是人在地球上的一个观察点。手 下边；人的足部遮住了下面的光，成影在上边，就形成倒立 持小纸片(月亮)使其处于自己的眼睛和黑板上的“太 的影。这是对光直线传播的第一次科学解释。 阳”之间，调整小纸片的位置，观察黑板上所画的圆， 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上 小纸片的位置不同，黑板上的圆被遮挡之后露出的部分 就会形成物的倒像，把这样的现象叫小孔成像。前后移 就不一样：有的位置是一个月牙状的露在外面被看到 动中间的板，像的大小也会随之发生变化。这种现象反 (日偏食)；有的位置是整个圆被小纸片遮挡(日全映了光线直线传播的性质。 食)：有的位置是黑板上圆的外面一圈露在外面(日环 3光的直线传播性质 食)。手持小纸片让其从左侧缓慢地移动到右侧，还能 光的直线传播性质，在我国古代天文历法中得到广 够看到日食发生的整个过程。这样一个模拟实验，非常 泛的应用。祖先制造了圭表和日晷，测量日影的长短和 简单易做，学生也很容易理解，在此基础上讲解日食的 方位，以确定时间、冬至点、夏至点；在天文仪器上安 行程机理和光的直线传播特性，学生兴趣盎然，掌握得 装窥管，以观察天象，测量恒星的位置。此外，我国很 也很牢固。 早就利用光的这一性质，发明了皮影戏。汉初齐少翁用 观察日全食时，若没有观测眼镜，最安全简便的方 纸剪的人、物在白幕后表演，并且用光照射，人、物的 法是利用“小孔成像”看日全食。即在一张厚纸上，用 影像就映在白幕上，幕外的人就可以看到影像的表演。 针扎一些直径小于l毫米的小孔，对向太阳，阳光透过小 皮影戏到宋代非常盛行，后来传到西方，引起轰动。 孔在地上形成影子，就可以看到许多太阳像了。 物理学研究的是自然界最基本的运动规律，而自然 2小孔成像 界中的物理现象蕴藏着无穷的奥秘。让学生从身边熟悉 两干多年以前，我国学者韩非，在他的书里记载了 的生活现象中探究并认识物理规律，同时将学生认识的 一个有趣的故事。有人请了一个画匠为他画一张画。3年 物理知识和科学研究方法和社会实践结合起来，让他们 以后，画匠告诉他：“画成了!”他一看，八尺长的木 体会到物理学在生产生活中的应用，这不仅可以增加学 板上只涂了一层漆，什么画也没有，便大发脾气，认为 生学习物理的乐趣，而且还将培养学生良好的思维习惯 画匠欺骗了他。画匠说：“请你修一座房子，房子要有 和科学探究能力。在新的课程