项目物理学习案例
把手机变成投影仪
项目介绍
本项目适合六年级的STEM学习项目，共5课时。 项目设计从解决手机屏幕太小、观看效果不好的问题出发。 因此，引入本次STEM项目的主要学习任务：通过观察生活中的投影仪，应用凸透镜成像定律、平面镜成像原理及特点等光学知识，借助周围的材料。 这个项目经历了提出问题、设计方案、制作产品、展示改进、交流评价等一系列过程，充分理解其中蕴含的生命科学，并学以致用。 同时，在该项目中，培养了中学生的独立探究能力、团队合作能力、解决问题的能力和知识实际应用能力，提高了中学生的核心素质。
项目流程设计
1. 问题场景
疫情期间，去电影院看电影有风险。 在家长时间用手机或者iPad观看，会对眼睛造成伤害，观看效果也不好。 想拥有一台投影仪或者一台大彩电平面镜成像左右相反吗，却发现价格让人望而却步。 能够将手机上的图片放大到白墙上供我们观看，引起了中学生的兴趣。
2. 进入计划
(1)观察投影机的镜头，知道哪些是凸透镜。
(2)观察投影过程，思考投影主要由哪些部分组成。
(3) 图纸规格按比例缩小后表示技术。
3、储备知识探索
(1)活动目的：探究凸透镜的作用
尝试使用给定的设备：“F”光源、凸透镜1（f=7.5cm）、凸透镜2（f=15cm）、鞋盒（长12cm x 宽8cm x 高5cm）、白纸、放“ F”放大到白纸上。 中学生观察现象、解释原因并构建假设。
（二）活动目的：探索凸透镜成像规律
将图像放在光幕上，观察图像的特征，测量此时的像距和物距，发现并总结规律。
4. 解释与制作
(1)投影仪的初步设计
设计图纸、标注：①凸透镜的焦距； ②物距和距离； ③鞋盒的尺寸。 中学生评估设计图纸，找到合适的凸透镜，然后根据实际投影效果选择焦距3.5cm-7.8cm的凸透镜：可以实现最大放大倍数的图像，纸箱规格也合适。
(2)选择合适的凸透镜并对投影机进行一次优化
目前的投影仪可以放大物体，但它们似乎是颠倒的。 中学生提议将光源倒置或放置两个凸透镜。 经过实验发现，光源倒置后，只解决了图像上下颠倒的问题，而没有解决左右倒置的问题。 放置两个凸透镜并不能解决倒置，而是物距和像距发生了变化，即焦距发生了变化，产生了新的凸透镜。
(3)合理放置平面镜并对投影仪进行二次优化
中学生根据生活经验尝试借助平面镜（一侧镀膜）将放大后的“F”竖立起来，但由于平面镜镀膜，光线很难通过。 立即尝试将薄膜刮掉，但还是无法解决。 经过多次失败，中学生最终提出可以用透明玻璃代替平面镜来解决图像的左右反转。 在探讨了平面镜成像的原理和特点后，明确了平面镜成像的规律，比较了平面镜和玻璃板的优缺点。 中学生在原设计图中合理添加平面镜并绘制光路，同时测试投影仪。 测试结束后，中学生对彼此的作品进行评价。
（4）增强图像清晰度，三倍优化投影仪
中学生交流：①增加物体（手机）的照度； ②使周围环境（纸箱、房间）尽可能黑暗平面镜成像左右相反吗，并关闭纸箱； ③凸透镜半径较大，以增加进光量； ④鞋盒内部涂成蓝色。 经过实验发现，上述方法可以使图像变亮，但图像仍然模糊，尤其是周围区域。 为了解决这个问题，中学生觉得如果把手机屏幕做成透明的，也就是把手机屏幕去掉，通过笔记本的连接来传输，这样强光源可以穿过它，就可以解决。
日程：
投稿：张敏
绍兴白云小学
编辑｜陈四方
一审｜应文和张敏