初中物理“光的反射”“光的折射”實驗創新

謝貴宇

【摘要】“光的反射”“光的折射”是初中物理光學部分的重要內容，做好課本中的實驗對學生來說，無論是光學規律的發現還是光學定律的驗證都至關重要。本文以“光的反射”“光的折射”實驗裝置的改進和創新為契機，從深化課程改革、進行探究式和研究性學習的角度出發，在充分尊重教材的基礎上，對教材中“光的反射”“光的折射”實驗器材作了大膽的嘗試性設計，使之更符合學生的認知規律和新課程理念。

【關鍵詞】課程改革 新課程理念 實驗創新 “光的反射” “光的折射”

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

1.“光的反射”“光的折射”傳統實驗

1.1 探究光的反射規律

實驗所需的器材有光源、平面鏡、可折轉的光屏。

按照裝置配好實驗器材，按以下四個步驟進行操作，并觀察所產生的現象。

（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系。

（4）研究反射角和入射角的大小關系。

1.2探究光的折射規律

實驗所需的器材有光源、水槽、一個可折轉的光屏和一塊玻璃磚。

按裝置配好實驗器材，按以下六個步驟進行操作，并觀察所產生的現象。

（1）觀察折射光線、法線與入射光線之間的位置關系。

（2）將有折射光線的半個光屏向后折轉一個角度，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）改變入射角的大小，觀察折射角的變化情況。

（5）換用玻璃磚，將上面的實驗重復一次。

（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”傳統實驗的寫照。我們應該承認傳統實驗對了解光的反射、折射現象，探究認識光的反射、折射規律，了解法線、入射角和反射角、折射角的含義，了解反射、折射現象中光路的可逆性都已經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驗時，因為是點光源，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”這條規律時，因為光屏上沒有角度，所以學生需要在光屏上描點作圖，然后再用量角器測量入射角與反射角從而比較它們的關系，整個操作過程復雜，浪費了大量課堂上的時間，而且學生還不是直觀地就能觀察到規律，讓學生缺少了好奇心。

然后，這種傳統實驗對現今新形勢下培養人和教育人的理念作用不大。學生是一種“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更好的引導、啟發學生，但對現有的教具的不足卻束手無策。

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

2.“光的反射”“光的折射”實驗創新

“實驗創新”可以是實驗設計、實驗方法或實驗儀器的創新，不是課本中已有實驗的重復或簡單再現。實驗創新應該科學合理，構思新穎，設計巧妙，趣味性強，有助于改進教學方法和解決教學中的重點、難點問題；同時實驗器材要簡單易得、安全衛生，實驗易于操作，無危險隱患，實驗效果明顯。正因為如此，筆者提出如下實驗創新。

2.1光源

現今，所有教材上所用的光源都為點光源，要在光屏上顯示出光路，需要一定的操作技巧，這就為實驗增大了難度。很多時候由于教師操作技巧的不當，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律帶來了影響。借此，筆者將普通激光筆發出的點光源改為了線光源。

只需剪切下一段PP-R管（長短、粗細以剛好能裝進一只普通激光筆為準），然后在PP-R管前面鑲入一段玻璃圓柱，并將激光筆放入PP-R管中就可將激光筆發出的點光源變為線光源。筆者將普通激光筆發出的點光源改為線光源，第一，在探究光的反射規律、折射規律時，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，實驗現象更加明顯，可見度更強，知識的重、難點的詮釋度更高。這樣就能讓學生自己通過實驗，探究初中物理光學中的一些規律。第三，根據學生的年齡特點和現在學生的普遍的一些性格特點，當他們自己能通過實驗看見現象，尋找到規律時，能在很大程度上提起學習的熱情及興趣，并積極參與到實驗以及學習中，從而逐漸喚起他們的求知欲。第四，將點光源改為線光源，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，實驗易于操作，有利于大范圍推廣。

2.2可折轉的光屏

普通可折轉的光屏上沒有角度，所以需要在光屏上描點作圖，然后再用量角器測量入射角與反射角從而比較它們的關系，整個操作過程較復雜。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的光屏，并在可折轉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，從而準確、直觀地判斷它們的關系。第二，能使實驗現象直觀，實驗效果明顯，極大地調動學生的學習興趣和參與意識，在此基礎上進行有效的知識構建和探究性學習。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、突破知識的難點，使學生在直觀實驗現象的引導下，增強學生對光學知識的理解與掌握。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的教學開展，這對九年義務教育的實施起到了促進作用。

3.“光的反射”“光的折射”實驗創新的目標

3.1 初級目標

實驗現象明顯，直觀，易于操作，學生可以一學就會，甚至可以通過已有的知識和經驗通過自己的簡單探索即會使用實驗儀器。造價便宜，能大范圍的推廣使用。這樣就能讓更多的教師，更多的學生在光的反射、光的折射這兩部分光學教學中，通過一些簡單、直觀的實驗器材，明顯的實驗現象及實驗數據的分析論證，幫助他們攻克知識的重、難點，探究物理規律。從而使教師更高效的完成教學任務，學生更好的學習知識，鍛煉各方面的能力。

3.2高級目標

從長遠來看筆者希望此項工作能夠使教師更高效的完成教學任務并引導教師關注課程改革，積極改進初中物理教學。同時，我們希望通過該課題培養學生對物理現象的熱愛，對物理知識的熱愛，讓他們在輕松愉快的學習環境下學習，達到學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生收集和處理信息、獲取新知識、分析和解決問題以及交流與合作等總體目標。最終能引導學生改變學習方式，學會學習，勇于科學探究，樂于在生活中學習物理，應用物理。

4.結束語

光的反射與折射定律是幾何光學的基礎。它們不僅在理論研究上有重要的成果，也為光學技術的發展和光學產品的設計奠定了基礎。望眼鏡、放大鏡以及顯微鏡等先進的光學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帶來了巨大的進步。對光的反射與折射的研究與探討成為了一項重要的科研。

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