“光的反射和折射”實(shí)驗(yàn)教具改進(jìn)

原教具不足

此次教具改進(jìn)是基于三個(gè)版本教材，教材中的三個(gè)原型教具的不足之處在于：

在研究光的反射時(shí)，要用手固定兩面及以上的鏡子，這樣就比較費(fèi)人力；將白板紙立在平面鏡上時(shí)費(fèi)人力，也不能保證白板紙是完全垂直于平面鏡的，還不好控制入射角。

操作麻煩，耗時(shí)耗力。知識(shí)點(diǎn)分布廣，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)要通過(guò)不同的教具才能實(shí)現(xiàn)，在教學(xué)中學(xué)生可能會(huì)出現(xiàn)教具記混的情況，不能直觀地區(qū)分折射與反射的區(qū)別。

教具材料

激光束光器、木板、打印有量角器的紙板、直線刻度貼、激光筆及旋轉(zhuǎn)支架、亞克力盒、多功能鏡（平面鏡、漫反射鏡、鏡面反射三合一）、合頁(yè)等。

教具改進(jìn)

本教具能同時(shí)探究光的反射、光的折射和平面鏡成像等，主要由反射裝置、折射裝置、平面鏡成像裝置這三個(gè)部分組成（如圖1）。

用木板制作一個(gè)倒T形底座，將打印有量角器的紙板安裝在底座紙板最上端，把刻度圓盤上半圓一分為二，在半圓中間安裝兩個(gè)合頁(yè)，一半用熱熔膠固定在下半圓上，另一半可以進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)。在支架上放置平面鏡和多角度反光鏡，可以探究光的反射定律。

在支架上放裝水的盒子，就可以探究光的折射，還可以探究光在不同介質(zhì)中傳播和光路可逆現(xiàn)象。

用合頁(yè)將兩塊貼有刻度的木板連接起來(lái)，再將合頁(yè)固定在木板上，讓兩個(gè)木板在同一水平面上。將固定好的木板用圖釘固定在反射裝置下半圓上，這樣既不影響對(duì)光的反射的探究，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)鏡面成像的探究。操作時(shí)只需把木板向后旋轉(zhuǎn)，放平木板就可探究平面鏡成像（如圖2）。

教具功能

1.探究光的鏡面反射

先將圓盤上的載體移動(dòng)到圓盤中間，放上多功能鏡；再把激光筆夾在圓盤上方并打開(kāi)，ON是法線，讓紅光沿著某一角度射到O點(diǎn)，經(jīng)平面鏡反射，沿著另一方向射出；改變?nèi)稳肷浣嵌冗M(jìn)行觀察，并把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記在活動(dòng)記錄表上，對(duì)比入射角與反射角是否相等（如圖3）。

2.探究光的漫反射

把多功能鏡翻轉(zhuǎn)到漫反射鏡面，重復(fù)三次反射操作，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)反射面不同時(shí)，平行的入射光線經(jīng)凹凸不平的表面反射后，反射光線射向不同方向（如圖4）。

3.探究光的折射

在柱子上放亞克力盒，把反射裝置的刻度盤作為背景，用來(lái)調(diào)整折射角度。往亞克力盒里裝滿水，調(diào)整好激光筆的射入位置，這時(shí)可以看到光的傳播方向出現(xiàn)了偏轉(zhuǎn)（如圖5）。把亞克力盒里的水倒出一半，再注入食用油，射入光線，可以清楚地看到，光線在每種不同的介質(zhì)里的偏轉(zhuǎn)角度不同。在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)實(shí)體玻璃，同時(shí)向水中、玻璃中、空氣中射入光線，可以清晰地看到光在三種不同介質(zhì)中的折射角度不一樣。

4.探究平面鏡成像

把右邊刻度盤向后旋轉(zhuǎn)，放平木板，把平面鏡移動(dòng)到合頁(yè)處，在平面鏡前點(diǎn)燃一支蠟燭，在平面鏡后面放一支點(diǎn)燃了的蠟燭，使其與平面鏡前的蠟燭重合，觀察兩支蠟燭到平面鏡的距離是否相同（如圖6）。

教具優(yōu)點(diǎn)

用激光筆代替戶外陽(yáng)光，避免了只能在白天進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。

在光的反射裝置上安裝了量角器、刻度盤，便于學(xué)生在探究時(shí)記錄數(shù)據(jù)。

制作成本低，還以可循環(huán)使用，方便收納，制作簡(jiǎn)單。

一套教具就可以滿足探究光的折射、反射、平面鏡成像的要求。

（作者單位：王朝君、趙瓊瓊、張旭梅，樂(lè)山師范學(xué)院教育科學(xué)學(xué)院；葉超，樂(lè)山師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)

[1]劉媛媛.基于培養(yǎng)科學(xué)觀念的自制教具在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2023.