應用自制教具研究初中物理光現象

□山東省淄博市張店區第九中學 靳洪波

在物理教學中，自制實驗教具是一種重要且有效的學習方式，它具有直觀性強、易操作等特點。學校實驗教學大都使用廠制的常規實驗器材，所有實驗器材配置基本相同，實驗內容要求一致，實驗教學的方式也基本相似，這種教學模式只能滿足實驗教學的一般性要求，不能滿足教師的個性化教學。自制教具可以彌補實驗器材配置存在的不足，突破教材中的重點和難點。

初中物理的光學實驗豐富多彩，有“光的直線傳播”“光的反射”“平面鏡成像”“光的折射”“光的全反射”等。實際教學中無論是演示實驗還是學生分組實驗，光學實驗器材的可操作及可觀測性上有一些不盡如人意的地方，光學的實驗器材很分散，使學生對光學部分的認知很零散，形成不了一個整合的系統。為了讓光學實驗的作用和魅力發揮到極致，我把初中物理光學的大部分實驗進一步整合和創新，自制了一套光學實驗裝置。初中物理教學中光現象是一個重要的內容，該教具能演示初中物理教學中大部分的光學實驗現象。

我設計的教具名稱是“豐富多彩的光現象”，這個教具可以形象地演示“光的直線傳播”“光的反射”“光的折射”“光的全反射”等光學現象。該教具應用的科學方法和科學原理有以下幾種：轉換法、類比法、控制變量法、等效替代法。該教具的構成部分非常簡單，主要有以下幾個部分，用木板做的支架基座和標有角度的刻度板，刻度板的后面是工具箱，工具箱內可以裝實驗儀器，主要有激光筆、煙霧發生收集器、熏香，兩個用有機玻璃做的矩形玻璃槽，煙霧發生收集器是由一個礦泉水瓶子和一根橡膠管構成的，煙霧發生收集器的主要作用是收集煙霧，并且能方便地往矩形玻璃槽內注入煙霧。

一、該教具的具體使用情況，我從以下六個方面進行介紹

（一）該實驗裝置能探究光在空氣中和水中沿直線傳播

1.該實驗裝置能探究光在空氣中沿直線傳播。為了能夠清晰地顯示在空氣之中的光路，把點燃的一根香放入一個瓶子之中，用瓶子把收集的煙霧噴入該實驗裝置的透明玻璃槽上方的空氣中，用激光筆照射入該實驗裝置上方的空氣中，能清晰地看到光在空氣中沿直線傳播的光路。為了便于往該實驗裝置的透明玻璃槽上方噴入煙霧，我設計了一個煙霧發生收集器，這個煙霧發生收集器制作簡單，由一個礦泉水瓶子和一根橡膠管構成，把橡膠管連接到礦泉水瓶的蓋子上，煙霧發生收集器的使用大大提高了煙霧的收集效率，操作方便。

2.該實驗裝置能探究光在水中沿直線傳播。用激光筆從該裝置的一側照射入該裝置的水中，往有機玻璃槽的清水中滴入幾滴牛奶或墨水，可以清晰地看到光在水中沿直線傳播的光路。

（二）該實驗裝置能探究光的反射定律

用激光筆沿一定角度射到實驗裝置的平面鏡上，能看到反射光線與入射光線、法線在同一平面上;反射光線和入射光線分居在法線的兩側;反射角等于入射角。還可探究光的反射現象中，光路是可逆的。

(三)該實驗裝置能探究光的折射定律

用激光筆沿一定角度射到實驗裝置中的水中，可以看到光從空氣斜射入水中時，折射光靠近法線，折射角小于入射角。光從水斜射入空氣中時，折射光遠離法線，折射角大于入射角。光從空氣垂直射入水中時，折射光線傳播方向不變，折射角和入射角相等，都是0度。還可探究在折射現象中，光路是可逆的。

（四）該實驗裝置能探究相互垂直的平面鏡反射光線和入射光線平行的現象

我在該裝置的底部兩角設置了兩組相互垂直的平面鏡，利用相互垂直的平面鏡可以看到反射光線和入射光線平行的現象。

（五）該實驗裝置能探究鏡面反射和漫反射現象

利用平行激光束射到平面鏡上可以看到鏡面反射現象，平行激光束射到粗糙反射面上可以看到漫反射現象。

（六）該實驗裝置能探究光的全反射現象

光從水中射入空氣中時，調整入射光的方向，當入射角增大到全反射臨界角時，可以看到全反射現象，有利于學生了解光纖通信時激光在光導纖維中的傳播過程。

二、該自制教具的創新點，具體體現在以下七個方面

1.煙霧發生收集器的使用大大提高了煙霧的收集效率，操作方便。

2.該教具能同時使用紅、綠等多束激光進行演示，現象清晰，效果震撼。

3.該教具能同時演示光在空氣和水中的直線傳播，提高演示實驗的效果。

4.該教具能一次性地把光的反射、光從空氣斜射入水中、光從水斜射入空氣中的現象全部演示出來。

5.該實驗裝置能探究光的全反射現象。

6.該實驗裝置能探究光的鏡面反射和漫反射現象。

7.該實驗裝置能探究相互垂直的平面鏡反射光線和入射光線平行的現象。

三、該教具進一步完善的設想

1.若增加一個半透明的玻璃柱或者其他半透明的固體塑料材料，可以演示光在固體之中的直線傳播現象，這種固體材料最好是半透明的，完全透明的材料不便于觀察現象。

2.增加半透明的長方形玻璃磚或者半圓形玻璃磚，可以演示光從空氣進入玻璃中的折射現象。

四、結語

總之，自制教具可以彌補學校實驗器材配置中存在的不足，有利于我們教師突破教材中的重點和難點。通過對“光的直線傳播”“光的反射”“光的折射”“光的全反射”等光學現象的系統全面展示，加深對各種各樣的光現象的理解，自制教具實驗裝置在物理課堂教學中起到了良好的教學輔助作用,對學生全面系統地認識各種光現象很有幫助,有效調動了學生學習的積極性,激發了學生的創造欲望。