初中物理實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的實(shí)踐探索
——以光的直線傳播實(shí)驗(yàn)為例

施玉華

（江蘇省阜寧縣實(shí)驗(yàn)初級(jí)中學(xué)，江蘇 鹽城）

一、光的直線傳播實(shí)驗(yàn)原型及存在問題

蘇科版教科書沒有安排關(guān)于光沿直線傳播的具體探究活動(dòng)，教科書配以“林間的光柱”和“光在水中傳播”兩幅插圖，直觀地顯示了光在空氣中、水中的傳播路徑。在實(shí)際教學(xué)中，教師通常事先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材，讓學(xué)生上臺(tái)演示光的傳播路線，主要做三個(gè)實(shí)驗(yàn)：分別將一束光射入到空氣、水和固體之中，觀察光在不同的介質(zhì)中所發(fā)生的現(xiàn)象。其主要目的就是為了驗(yàn)證光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。其中，光在空氣和水中的實(shí)驗(yàn)要求的條件是在暗室之中，由于這個(gè)條件在教室之中不適合演示，即使演示的話由于教室暗度不夠，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象不夠明顯，學(xué)生并不能夠直接而清晰地觀察到光路，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說服力不強(qiáng)，存在一定的不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯栴}。這就需要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，讓其在教室之內(nèi)能夠操作，讓實(shí)驗(yàn)過程更容易取材、更容易被學(xué)生直接地觀察，且實(shí)驗(yàn)的過程和原理能夠?yàn)閷W(xué)生所清晰認(rèn)知。

二、關(guān)于光的直線傳播實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)探索

（一）關(guān)于光在空氣中傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

可以事先尋找一個(gè)空的礦泉水瓶，將瓶口擰開，然后點(diǎn)燃一支蚊香并將其放置于礦泉水瓶的瓶口處，當(dāng)看到煙霧繚繞于礦泉水瓶口處時(shí)，利用激光筆將光線放置于瓶口處，讓其穿過煙霧，這樣我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)中空氣中會(huì)有一條直線光路且非常清晰。

也可以用沾滿粉末的黑板擦在黑板上方進(jìn)行磕碰，這樣粉筆末就會(huì)向下墜落，此時(shí)讓激光筆射出的光線對(duì)粉筆末進(jìn)行穿越透射，同樣能夠在空氣中發(fā)現(xiàn)一條清晰且明顯的光線。

還可以選取一個(gè)保鮮盒，要求其具有較強(qiáng)的透明度，同樣在其內(nèi)點(diǎn)上蚊香，并持續(xù)幾秒鐘的時(shí)間，確保保鮮盒內(nèi)充滿煙霧，之后將蚊香取出，將保鮮盒的蓋子合上，然后借助激光筆，使其發(fā)出的射線射向保鮮盒的側(cè)部，這樣光在空氣中沿直線傳播的實(shí)驗(yàn)結(jié)果就能夠得到充分證明。這一實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后不僅有效避免了教室內(nèi)光線強(qiáng)度較大、實(shí)驗(yàn)操作演示效果不明顯的問題，而且在材料的選取上也非常容易，在實(shí)驗(yàn)操作中步驟和程序也極為簡單，而且有效地達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果，學(xué)生觀察起來更直接、更清晰。

（二）關(guān)于光在水中傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

這一實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)中，可以事先尋找一個(gè)裝滿清水的礦泉水瓶，在其中加入適量的肥皂水或者向其中滴入幾滴牛奶，通過這些物質(zhì)的加入讓礦泉水瓶中的水呈現(xiàn)一定程度的渾濁狀態(tài)，然后讓激光筆射出的光線向水中進(jìn)行射入，那么我們就能夠從瓶子的一側(cè)明顯地觀察到一條光路，且光路是筆直的。當(dāng)然如果運(yùn)用氦氖激光筆效果會(huì)更為明顯。這樣在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)之后，擺脫了教室內(nèi)暗度不夠、光線太強(qiáng)的問題，實(shí)驗(yàn)器材選取極為容易，操作程序也并不復(fù)雜，較之改進(jìn)前的實(shí)驗(yàn)在效果上更為明顯、直觀。

有資料中運(yùn)用水槽作為實(shí)驗(yàn)工具，并向水中加入牛奶的改進(jìn)方法，由于牛奶的散射顆粒相對(duì)較大，有時(shí)候在水槽玻璃的表面可能會(huì)出現(xiàn)一定的折射現(xiàn)象，造成實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果不明顯的問題。因此在實(shí)驗(yàn)中盡可能地用大量筒來代替水槽，而且向量筒中加入廣告色而不加入牛奶，這樣由于廣告色在水中的溶解性更好，在光的分散作用上更為明顯，整體的光路清晰度更高，而且量筒較之于水槽，在激光筆射出的光線由空氣進(jìn)入到水的過程中，不會(huì)因?yàn)樗郾砻娌ＡУ姆瓷渥饔枚鴮?dǎo)致光線反射，且進(jìn)入到水中的光線總體上更多。而且在將廣告色放入到量筒的過程中，當(dāng)廣告色未完全溶解、沒有完全均勻分布時(shí)，有廣告色的部分能夠清晰地看到光路，而清水之中則看不到，這就充分證明了能夠看見光路的地方是由于某種物體的反射作用造成的，在大量筒中加入廣告色也是利用其小顆粒對(duì)光進(jìn)行散射這一原理，這樣就更清晰地觀察到了光路。由于黃色廣告色能夠?qū)t色進(jìn)行反射，因此盡可能地選擇黃色的廣告色加入到水中。

（三）關(guān)于光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播的實(shí)驗(yàn)證明

蘇科版提出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。而上述的實(shí)驗(yàn)演示操作并不能有效證明這個(gè)結(jié)論，需要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。其主要改進(jìn)方法就是找到一個(gè)鐵架臺(tái)并將激光筆固定于其上，確保激光筆射出的光線能夠達(dá)到遠(yuǎn)處的一面墻上，此時(shí)學(xué)生觀察到的光路是固定的、沒有絲毫移動(dòng)的，然后，找出一盞酒精燈，將其點(diǎn)燃并放置于激光筆之前的空氣之中，對(duì)空氣進(jìn)行加熱，由于空氣被加熱后變得不均勻，不符合均勻介質(zhì)的特征，學(xué)生觀察到光路也不再固定而是閃爍不定的。這樣的實(shí)驗(yàn)就充分證明了光在空氣等介質(zhì)中沿直線傳播的條件就是介質(zhì)必須是均勻的，而且通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生也會(huì)對(duì)光沿直線傳播的條件和過程有著更為深刻的認(rèn)知與理解。

三、結(jié)束語

初中物理中的很多實(shí)驗(yàn)，只要按照原有實(shí)驗(yàn)的思路，采用一些替代性的材料，再加上一些必要的輔助材料，實(shí)驗(yàn)便會(huì)更便于操作和演示，實(shí)驗(yàn)過程中的取材更容易、更便利，實(shí)驗(yàn)的效果會(huì)更可觀、更明顯。在初中物理教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)和支持學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作，特別是實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)進(jìn)行大膽的嘗試和探索，讓實(shí)驗(yàn)更好地服務(wù)于初中物理教學(xué)。

［1］陳家勝.對(duì)光直線傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］.自然科學(xué)，2011（6）.

［2］李金華.光的直線傳播實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］.物理教學(xué)探討，2015（2）.