有關“光的反射”實驗的改進與創新

胡海軍

物理實驗是學生建立物理概念和規律、理解和掌握物理知識不可或缺的環節，是初中生掌握物理知識的基礎，也是初中生學習物理最大的興趣點，它可以很好地調動初中生對物理現象的好奇心，老師們都特別重視物理實驗。但教材中的實驗裝置、器材和方案還存在一定的不足，于是我結合學校實際對“光的反射”實驗進行適當改進與創新。

人教版八年級物理第四章第2節“光的反射”是通過探究實驗總結出光的反射定律，這是八年級學生第一次認識在同一面的問題，學生難以有自己的空間想象。實驗改進與創新的部分主要是通過改進實驗器材和方法，形象直觀地呈現光的傳播路徑，同時更好地立體展示三線共面特點。

一、教材中的實驗設計

課本中在引導學生探究光的反射定律時，首先利用圖1所示，把一個小平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙板ENF豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線NO垂直于鏡面。使一束光貼著紙板沿某一個角度射到O點，經平面鏡反射，沿另一個方向射出。在紙板上用筆描出入射光EO和反射光OF的徑跡。改變光束入射的角度，多做幾次記錄每次光的徑跡。取下紙板，用量角器測量ON兩側的∠i和∠r，將數據記錄在表中。然后如圖2所示，把紙板NOF向前折或向后折，觀察在紙板上還能否看到反射光。

根據實驗現象總結出光的反射定律：在反射現象中，反射光線、入射光線、法線在同一平面；反射光線和入射光線分居法線兩側；反射角等于入射角。

二、實驗存在的不足

教學實踐中，如果先安排學生在紙板同一平面上找到入射光線和反射光線，就等于讓學生先承認反射光線、入射光線、法線在同一平面，然后再證明三線共面，這樣總是感覺有邏輯性問題。如果按照教材的實驗，光線必須緊貼著紙板，而且光線貼著紙板恰好照射到入射點時才能同時觀察到反射和入射光，這樣整個實驗現象的可見度低。

三、實驗的改進

針對以上問題，通過自制教具對課本實驗進行改進和創新，使實驗現象更形象、更直觀，從而幫助學生突破重難點、總結出光的反射定律。

【實驗器材】小平面鏡、發紅光和綠光的激光筆各一支、兩個鐵架臺、一個較長的較細棉線、透明膠布、雙面膠布、轉盤。

【改進思路】

1.針對演示時光線可見度低的問題，將小平面鏡通過雙面膠布固定在轉盤上，將細棉線中點固定在小平面鏡上（固定時必須用透明膠布固定，這樣才能按照要求進行反射），細棉線的一端固定在一支激光筆的內部，激光筆固定在鐵架臺上，細棉線的另一端固定在另外一個鐵架臺上，當光從激光筆射出時，沿著棉線發出，通過棉線的反射可以很清楚地看到入射光線，不斷地調整入射點的位置，直到另一側的棉線上出現光，這就是發射光線。用一束與鏡面垂直的紅色激光作為法線，光線清晰對比可見。觀察到反射光線、入射光線在法線兩側。（如圖3所示）

2.三面共線是難點也是兩角相等的前提，所以證明三線共面要放到探究兩角相等之前進行。由于在反射現象中，當反射光線、入射光線、法線三條光線不在同一平面內時，我們從任何角度觀察至少能看到兩條光線。當移動鐵架臺和棉線的位置，從特定角度觀察到反射光線、入射光線和法線，就可證明它們在同一平面內。（如圖4所示）

3.探究光路的可逆性。一般教學中，光路可逆的知識學生僅僅通過作圖和兩名同學通過平面鏡觀察對方眼睛，進行學習，缺乏感性認識。我們可以讓紅色激光沿著一邊的棉線射向平面鏡，然后用綠色激光沿著另一邊的棉線射向平面鏡，這時會觀察到綠色激光的反射光會逆著紅色激光入射光方向射（完全重合），證明光路是可逆的。（如圖5所示）

四、效果及評價

1.通過對“光的反射”實驗進行適當的改進與創新，使光路立體呈現出來，實驗現象更形象、直觀，更具科學性，能很好地幫助學生突破重難點（角相等、三線共面），加深對光反射定律的理解。

2.對實驗環境的光照情況要求不高，在一般教室通過棉線就可以很好地觀察實驗現象。

3.選擇紅色激光做法線，利用數學的共面性研究三線共面，使實驗現象更具立體感和科學性，且避免了邏輯性問題。

（作者單位：安徽省宣城市第十二中學）