初中物理“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

謝貴宇

【摘要】“光的反射”“光的折射”是初中物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容，做好課本中的實(shí)驗(yàn)對學(xué)生來說，無論是光學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)還是光學(xué)定律的驗(yàn)證都至關(guān)重要。本文以“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)和創(chuàng)新為契機(jī)，從深化課程改革、進(jìn)行探究式和研究性學(xué)習(xí)的角度出發(fā)，在充分尊重教材的基礎(chǔ)上，對教材中“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)器材作了大膽的嘗試性設(shè)計，使之更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和新課程理念。

【關(guān)鍵詞】課程改革 新課程理念 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 “光的反射” “光的折射”

【中圖分類號】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）03-0158-02

1.“光的反射”“光的折射”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1.1 探究光的反射規(guī)律

實(shí)驗(yàn)所需的器材有光源、平面鏡、可折轉(zhuǎn)的光屏。

按照裝置配好實(shí)驗(yàn)器材，按以下四個步驟進(jìn)行操作，并觀察所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

（1）讓入射光線沿光屏投射到平面鏡上，觀察反射光線的方向。

（2）將有反射光線的半個光屏向后折轉(zhuǎn)一個角度，觀察光屏上還有反射光線嗎？為什么？

（3）研究反射光線、法線、入射光線之間的相互位置關(guān)系。

（4）研究反射角和入射角的大小關(guān)系。

1.2探究光的折射規(guī)律

實(shí)驗(yàn)所需的器材有光源、水槽、一個可折轉(zhuǎn)的光屏和一塊玻璃磚。

按裝置配好實(shí)驗(yàn)器材，按以下六個步驟進(jìn)行操作，并觀察所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

（1）觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關(guān)系。

（2）將有折射光線的半個光屏向后折轉(zhuǎn)一個角度，觀察光屏上還有折射光線嗎？為什么？

（3）比較折射角與入射角的大小。

（4）改變?nèi)肷浣堑拇笮?，觀察折射角的變化情況。

（5）換用玻璃磚，將上面的實(shí)驗(yàn)重復(fù)一次。

（6）讓光從水中斜射到空氣中，觀察入射角和折射角的變化。

上述就是“光的反射”“光的折射”傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的寫照。我們應(yīng)該承認(rèn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對了解光的反射、折射現(xiàn)象，探究認(rèn)識光的反射、折射規(guī)律，了解法線、入射角和反射角、折射角的含義，了解反射、折射現(xiàn)象中光路的可逆性都已經(jīng)比較清楚并且也比較全面，但是存在一些不足之處。

首先，用常用的激光筆做反射和折射實(shí)驗(yàn)時，因?yàn)槭屈c(diǎn)光源，要在光屏上顯示出光路，需要一定的操作技巧。

其次，在探究“反射角等于入射角”這條規(guī)律時，因?yàn)楣馄辽蠜]有角度，所以學(xué)生需要在光屏上描點(diǎn)作圖，然后再用量角器測量入射角與反射角從而比較它們的關(guān)系，整個操作過程復(fù)雜，浪費(fèi)了大量課堂上的時間，而且學(xué)生還不是直觀地就能觀察到規(guī)律，讓學(xué)生缺少了好奇心。

然后，這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對現(xiàn)今新形勢下培養(yǎng)人和教育人的理念作用不大。學(xué)生是一種“鮮活的生命”，不是工廠里的加工“零件”。雖然大部分教師都知道應(yīng)更好的引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生，但對現(xiàn)有的教具的不足卻束手無策。

最后，這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教具在市面上雖有銷售，但價格較高，不利于一些貧困地區(qū)的教學(xué)開展，這對九年義務(wù)教育的實(shí)施起到了阻礙作用，并對新課程理念下應(yīng)以學(xué)生為主體的思想不符。筆者認(rèn)為如能自制一些簡單的，價格便宜的教具對我們的教學(xué)會起到很大的幫助，并讓學(xué)生能真正接受。

2.“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

“實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”可以是實(shí)驗(yàn)設(shè)計、實(shí)驗(yàn)方法或?qū)嶒?yàn)儀器的創(chuàng)新，不是課本中已有實(shí)驗(yàn)的重復(fù)或簡單再現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新應(yīng)該科學(xué)合理，構(gòu)思新穎，設(shè)計巧妙，趣味性強(qiáng)，有助于改進(jìn)教學(xué)方法和解決教學(xué)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題；同時實(shí)驗(yàn)器材要簡單易得、安全衛(wèi)生，實(shí)驗(yàn)易于操作，無危險隱患，實(shí)驗(yàn)效果明顯。正因?yàn)槿绱耍P者提出如下實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新。

2.1光源

現(xiàn)今，所有教材上所用的光源都為點(diǎn)光源，要在光屏上顯示出光路，需要一定的操作技巧，這就為實(shí)驗(yàn)增大了難度。很多時候由于教師操作技巧的不當(dāng)，入射光路很難顯示出來，就更不要說顯示反射光路了，這就為后面探究光的反射規(guī)律帶來了影響。借此，筆者將普通激光筆發(fā)出的點(diǎn)光源改為了線光源。

只需剪切下一段PP-R管（長短、粗細(xì)以剛好能裝進(jìn)一只普通激光筆為準(zhǔn)），然后在PP-R管前面鑲?cè)胍欢尾ＡA柱，并將激光筆放入PP-R管中就可將激光筆發(fā)出的點(diǎn)光源變?yōu)榫€光源。筆者將普通激光筆發(fā)出的點(diǎn)光源改為線光源，第一，在探究光的反射規(guī)律、折射規(guī)律時，我們就能輕而易舉地將入射光線、反射光線以及折射光線在光屏上顯示出來了。第二，借助線光源，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，可見度更強(qiáng)，知識的重、難點(diǎn)的詮釋度更高。這樣就能讓學(xué)生自己通過實(shí)驗(yàn)，探究初中物理光學(xué)中的一些規(guī)律。第三，根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和現(xiàn)在學(xué)生的普遍的一些性格特點(diǎn)，當(dāng)他們自己能通過實(shí)驗(yàn)看見現(xiàn)象，尋找到規(guī)律時，能在很大程度上提起學(xué)習(xí)的熱情及興趣，并積極參與到實(shí)驗(yàn)以及學(xué)習(xí)中，從而逐漸喚起他們的求知欲。第四，將點(diǎn)光源改為線光源，只需要一段大小適宜的PP-R管和一段玻璃圓柱，器材造價便宜，簡單易得，實(shí)驗(yàn)易于操作，有利于大范圍推廣。

2.2可折轉(zhuǎn)的光屏

普通可折轉(zhuǎn)的光屏上沒有角度，所以需要在光屏上描點(diǎn)作圖，然后再用量角器測量入射角與反射角從而比較它們的關(guān)系，整個操作過程較復(fù)雜。筆者將兩塊大小完全相同的硬紙板，通過透明膠帶組裝成一個可折轉(zhuǎn)的光屏，并在可折轉(zhuǎn)的一面沿底邊緣畫上180°的量角器。光屏上有了量角器以后，第一，學(xué)生便可以直接從量角器上讀出入射角與反射角的大小，從而準(zhǔn)確、直觀地判斷它們的關(guān)系。第二，能使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，實(shí)驗(yàn)效果明顯，極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與意識，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的知識構(gòu)建和探究性學(xué)習(xí)。第三，通過對光屏上量角器的添加可以更好地突出知識的重點(diǎn)、突破知識的難點(diǎn)，使學(xué)生在直觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的引導(dǎo)下，增強(qiáng)學(xué)生對光學(xué)知識的理解與掌握。第四，在硬紙板上添加量角器，操作方便，器材易得，有利于一些貧困地區(qū)的教學(xué)開展，這對九年義務(wù)教育的實(shí)施起到了促進(jìn)作用。

3.“光的反射”“光的折射”實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的目標(biāo)

3.1 初級目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，直觀，易于操作，學(xué)生可以一學(xué)就會，甚至可以通過已有的知識和經(jīng)驗(yàn)通過自己的簡單探索即會使用實(shí)驗(yàn)儀器。造價便宜，能大范圍的推廣使用。這樣就能讓更多的教師，更多的學(xué)生在光的反射、光的折射這兩部分光學(xué)教學(xué)中，通過一些簡單、直觀的實(shí)驗(yàn)器材，明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析論證，幫助他們攻克知識的重、難點(diǎn)，探究物理規(guī)律。從而使教師更高效的完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生更好的學(xué)習(xí)知識，鍛煉各方面的能力。

3.2高級目標(biāo)

從長遠(yuǎn)來看筆者希望此項(xiàng)工作能夠使教師更高效的完成教學(xué)任務(wù)并引導(dǎo)教師關(guān)注課程改革，積極改進(jìn)初中物理教學(xué)。同時，我們希望通過該課題培養(yǎng)學(xué)生對物理現(xiàn)象的熱愛，對物理知識的熱愛，讓他們在輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生收集和處理信息、獲取新知識、分析和解決問題以及交流與合作等總體目標(biāo)。最終能引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)方式，學(xué)會學(xué)習(xí)，勇于科學(xué)探究，樂于在生活中學(xué)習(xí)物理，應(yīng)用物理。

4.結(jié)束語

光的反射與折射定律是幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。它們不僅在理論研究上有重要的成果，也為光學(xué)技術(shù)的發(fā)展和光學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。望眼鏡、放大鏡以及顯微鏡等先進(jìn)的光學(xué)儀器的研制都離不開光的反射定律與折射定律。光的反射與折射給生活帶來了極大的方便更給科學(xué)帶來了巨大的進(jìn)步。對光的反射與折射的研究與探討成為了一項(xiàng)重要的科研。

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