初三物理开黑箱童宏林“黑箱”是指内部结构不能直接观察的系统。要了解其内部结构，只能向它输入信息，再根据它的输出信息来推断，即由其“表”而知其“里”。这称做黑箱方法。如夏天挑选西瓜，可用手指弹几下（输入信息），听听发出的声音（输出信息），由此判断瓜的好坏。黑箱方法广泛应用于人口系统、环境检测和污染控制、生命系统等的研究。下面向大家介绍中学物理中的“黑箱”。1.磁学“黑箱”例1在一个圆纸盒里有一条形磁体，圆纸盒外放着一些小磁针，各磁针静止时N极的指向如图1所示，请在圆纸盒里画出磁体，并标明它的N、S极。（04年河北）分析纸盒周围的各磁针静止时N极的指向是由纸盒里面的磁体作用决定的。据此，可根据“小磁针的N极指向与该处的磁感线方向相同”来判断。圆纸盒周围的小磁针N极指向大致从左下方指向右上方，表示磁体的磁感线方向从左下方指向右上方。而磁体外部的磁感线是从N极出发回到S极，所以圆纸盒内的条形磁体左下方为N极，右上方为S极，如图2所示。2.光学“黑箱”例2如图3所示，一条光线从左边射入，经过方框内的光学元件后，从右边射出，请在方框内画出光学元件及光路图（包括法线）。（04年广州）分析入射光线经光学元件后平行射出来，且相隔一定的距离，据此可判断为两平面镜二次反射所形成。作图方法：分别将入射光线延长、反射光线反向延长到方框内，再连接两延长线，连线为入射光线的第一条反射光线，标上箭头。在光的传播方向改变处分别作角的平分线，即为法线。再作垂直于法线的线，即是平面镜的位置（如图4）。以上解答在确定了“黑箱”中应填平面镜后，不要急于填上镜子，应先将入射光线、出射光线延长，并用第三条线连接，因交点一定在镜子上，这样就确定了“黑箱”中镜子的准确位置。3.力学“黑箱”例3如图5所示，有一根绳子从一个黑箱的左侧穿进去，又从黑箱右侧穿出来。两侧的绳上各拴一只玩具车，用手拉右侧的玩具，左侧的玩具也向前动了一动。当继续把右侧玩具向前拉动10cm时，左侧玩具向前移动了30cm。（1）请你猜想，黑箱内要装什么装置能使左侧的玩具比右侧的玩具运动得快；（2）把黑箱内的装置画出来，并简要说明其中的道理。分析题中绳子一端移动的距离是另一端移动距离的3倍，可联想到滑轮组的特点：s=ns'（s，s'分别是绳子自由端移动的距离和动滑轮移动的距离，n是动滑轮上绳子的股数）。本题中有s=3s'，因此黑箱内可安装水平放置的滑轮组（如图6）。4.电学“黑箱”例4二极管是电子电路的重要元件，它的电路符号为“”。当电流从它左端流入时，二极管的电阻变为零，可视为二极管短路。当电流从它右端流入时，二极管的电阻为无限大，可视为二极管断路。某校一个物理兴趣小组选取了探索“黑箱”内的电学元件作为研究性学习的课题，已知图7甲“黑箱”内有三个元件：一个二极管，一个10Ω的电阻，一个20Ω的电阻，它们连成一个电路，电路在“黑箱”外有三个接线头a，b，c，小刚同学用图7乙所示电路测量时，得到下表中的实验数据（电源电压为3V），试根据实验数据在图甲方框中画出电路图（注意在图中标注出R的阻值）。（03年泰安）分析二极管具有明显的特点：电流只能从左端流入，不能从右端流入，这是二极管的单向导电性。根据表中的数据，当电源接a，b两点时，电源电压为3V，电流表示数为0.3A，由欧姆定律可知，在a，b间应接有一个10Ω的电阻。同理可判断b，c间的电阻值应为20Ω，a，c间的电阻为30Ω（正好为10Ω电阻和20Ω电阻串联）。因此，三个接线头之间形成三个不同阻值的电路。又因为二极管具有单向导电性，三个支路的分支点应在二极管的右端（如图8所示）从以上几个黑箱问题可以看出，解这类问题的一般思路是：审读条件→分析，猜想→得出结论→验证。练习一束光线经过一个透镜前后的情况如图9（a），（b）所示，请在图中虚线框内画出这个透镜。
