制作针孔照相机并探究成像特点
第4章 多种多样的运动 · 第3节 地月的相对运动
制作针孔照相机并探究成像特点出自浙教版七年级上册《科学》第4章，是光沿直线传播的代表实验。小孔成像倒立实像与像大小关系是中考光学常考模型。学生最易在孔过大成像模糊、物距像距关系记反上失分。优创优星科学馆（义乌1+1教育旗下）按制作、观察、探究三段拆解，帮孩子把光路归因练扎实。
实验情境
公元前5世纪，中国古代科学家墨子在其著作中记载了光通过小孔在平面上形成倒立的像这一现象。在西方，大约公元前330年，古希腊哲学家亚里士多德也有关于小孔成像的记载，并在其授课的课本中提出了暗房的概念。现代照相机的原始形态可追溯为暗房，暗房成像原理就是小孔成像。下面就让我们通过制作针孔照相机来探究小孔成像的特点。
实验目标
- 利用小孔成像原理制作针孔照相机
- 利用制作的针孔照相机观察小孔成像的特点
- 探究影响小孔成像中像的大小的因素
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 两个不透明纸盒（一大一小） | 制作针孔照相机机身，能相对滑动 |
| 卡纸 | 制作屏幕与封口 |
| 半透明薄膜（硫酸纸） | 作为光屏承接像 |
| 锥子（图钉） | 在盒底中心扎小孔 |
| 双面胶、剪刀 | 组装固定 |
实验原理
光在同种均匀介质中沿直线传播：物体各点发出的光通过小孔后在光屏上形成倒立的实像。
实验步骤与现象
1制作针孔照相机1．制作或寻找一个大纸盒，剪去A端纸板，在卡纸上剪一个小孔，将卡纸插入A处作为镜头。2．在小纸盒B端蒙一张半透明纸，作为光屏，将小纸盒插入大纸盒内，整个装置除A端小孔外，其余部分均不透光。3．将卡纸分别戳中孔、大孔备用。小孔的大小可通过放置不同卡纸进行改变，半透明纸到小孔的距离也可通过拉动小纸盒进行改变。成品如图4-19所示。
- 1制作针孔照相机
- 2制作或寻找一个大纸盒，剪去A端纸板，在卡纸上剪一个小孔，将卡纸插入A处作为镜头。
- 3在小纸盒B端蒙一张半透明纸，作为光屏，将小纸盒插入大纸盒内，整个装置除A端小孔外，其余部分均不透光。
- 4将卡纸分别戳中孔、大孔备用。小孔的大小可通过放置不同卡纸进行改变，半透明纸到小孔的距离也可通过拉动小纸盒进行改变。成品如
2观察针孔照相机所成像的特征依次插入大孔、中孔、小孔的镜头，将镜头对着窗外很亮的景物，在表中记录景物呈现在半透明纸上的像的特征。表4-3 记录表像的特征镜头孔径大孔中孔 小孔倒或正亮或暗清晰度
- 1观察针孔照相机所成像的特征依次插入大孔、中孔、小孔的镜头，将镜头对着窗外很亮的景物，在表中记录景物呈现在半透明纸上的像的特征。表4-3 记录表像的特征镜头孔径大孔中孔 小孔倒或正亮或暗清晰度
3探究针孔照相机所成像大小的影响因素1．保持镜头的位置不动，缩短光屏到小孔的距离，半透明纸上所呈现的景物像的大小变 ，说明像的大小与 有关。2．保持光屏到小孔的距离不动，将镜头靠近观察物体，半透明纸上所呈现的景物像的大小变 ，说明像的大小与 有关。
- 1探究针孔照相机所成像大小的影响因素
- 2保持镜头的位置不动，缩短光屏到小孔的距离，半透明纸上所呈现的景物像的大小变 ，说明像的大小与 有关。
- 3保持光屏到小孔的距离不动，将镜头靠近观察物体，半透明纸上所呈现的景物像的大小变 ，说明像的大小与 有关。
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：
扎孔孔扎得过大
后果：多束光重叠，像模糊甚至不成像
正确做法：孔要尽量小而圆，仅容一束光线通过
观察像把像的上下左右关系记错
后果：倒立像判断错误丢分
正确做法：小孔成像是倒立的实像——上下颠倒、左右相反
探究像大小改变物距时像距也随意变
后果：无法确定像大小变化的原因
正确做法：控制变量：只改变物距或只改变像距分别观察
实验结论
小孔成像为倒立实像，像的形状与孔形无关；物距减小或像距增大时像变大。
拓展研究
- 1已知地球与太阳之间的平均距离约为
- 2千米，请利用下面的方法，测量太阳的直径。实验材料：米尺，20厘米x25厘米的硬纸板，10厘米x15厘米的硬纸板，剪刀，胶带，15厘米x15厘米的铝箔，圆规或图钉。实验过程：（1）如图4-20所示，在大、小卡片的适当部位剪一条缝，使米尺刚好架在卡片上。（2）在小卡片中间画两条相距8毫米的平行线。（3）在大卡片上剪一个适当大小的孔，用胶带将铝箔牢牢地盖在孔上。用圆规针脚或图钉在铝箔中间戳一个很小的孔。（4）将大卡片滑到米尺的一端，使米尺与卡片垂直，并用胶带固定。将小卡片滑到米尺的另一端，也与米尺垂直。（5）把覆有铝箔的卡片朝向太阳，移动米尺使大卡片的影子遮住小卡片，太阳的一个耀眼的像将落在小卡片上。沿着米尺移动小卡片，直到太阳像的直径刚好等于两平行线之间的距离。不能直视太阳，否则会损伤眼睛。（6）确保两张卡片与米尺垂直。测量两卡片间的距离，在表4-4中记录该长度和太阳像的直径。表4-4 记录表两张卡片间的距离太阳像的直径（7）数据分析。太阳像的直径等于小卡片上两条平行线之间的距离。地球与太阳之间的平均距离约为1.利用下面的比例式：）计算太阳的直径为 。（8）太阳的实际直径为
- 3千米，你测量出的太阳直径和太阳的实际直径相差多少？
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| 光在同种均匀介质中沿直线传播 | 七上第4章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 小孔成像、影子的形成、日食月食都源于此——中考光学第一考点 |
| 小孔成像的特点 | 七上第4章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 倒立实像，像的形状与小孔形状无关、与物体形状有关 |
| 像大小与距离的关系 | 七上第4章 | ⭐⭐⭐⭐ | 物近像远像变大——像距增大或物距减小都使像变大 |
| 日食月食的成因 | 七上第4章 | ⭐⭐⭐⭐ | 月球挡太阳为日食、地球挡月亮为月食，均属直线传播现象 |
注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
常见问题
小孔成像为什么是倒立的？
光沿直线传播，物体上端发出的光通过小孔后落在光屏下端，下端的光落在上端，故上下颠倒、左右相反。
孔的形状影响像的形状吗？
不影响。像的形状由物体决定，孔只影响像的亮度和清晰度；孔太大像反而模糊。
怎样让像变大？
减小物距（物体靠近小孔）或增大像距（内外盒拉开距离），物近像远像变大。
为什么纸盒要能相对移动？
内外盒滑动可以改变像距，便于探究像大小与像距的关系，是本实验的设计亮点。
小孔成像和影子有什么共同点？
都由光沿直线传播造成：光被不透明物体挡住，在另一侧形成暗区或倒像。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
本实验是浙教版初中科学教材的重要探究活动，也是中考科学探究题的高频考点。优创优星科学馆 · 义乌1+1教育旗下科学实验中心，坚持“教方法、抓过程”，让孩子亲手做一遍、当场学会规范表达，把实验真正转化为得分能力。想预约科学馆实操体验或获取完整实验方案，请点击页尾报名入口。
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