周徐英

【摘要】浙教版教科書初中《科學(xué)》關(guān)于光的傳播規(guī)律（包括光的直線傳播、光的反射和光的折射）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，難以直觀顯示光的傳播路徑，我對三個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新。采用保鮮盒中點(diǎn)燃香充煙塵，用鋁箔紙制成反射面，使光路清晰可見，同時在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了光的鏡面反射、光的漫反射、凸透鏡對光線會聚作用、凹透鏡對光線發(fā)散作用等四個演示實(shí)驗(yàn)。操作簡單，直觀形象；一物多用，低碳環(huán)保。

【關(guān)鍵詞】光學(xué)實(shí)驗(yàn)；整合；改進(jìn)； 創(chuàng)新

中國分類號：O43

一、實(shí)驗(yàn)來源

本實(shí)驗(yàn)選自浙教版教科書《科學(xué)》七年級下冊第2章《對環(huán)境的察覺》的第4節(jié)《光和顏色》、第5節(jié)《光的反射和折射》以及第6節(jié)《透鏡和視覺》。

光的傳播規(guī)律包括光的直線傳播、光的反射和光的折射，是初中《科學(xué)》中光學(xué)的重點(diǎn)，也是今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)光學(xué)相關(guān)知識的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生對知識的理解和運(yùn)用。因此，本實(shí)驗(yàn)在教材中的地位十分重要。

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

（一）光的直線傳播

直線傳播實(shí)驗(yàn)原型：

1.將一束激光射到空氣中，觀察激光在空氣中傳播的路徑。

2.將一束激光射到水中，觀察激光在水中傳播的路徑。

3.將一束激光射到玻璃中，觀察激光在玻璃中傳播的路徑。

實(shí)驗(yàn)原型不足之處：

光在透明的物質(zhì)中不能清楚顯示光的傳播路徑，學(xué)生不能直觀地感受光的直線傳播。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：

1.取一透明度較好的保鮮盒，點(diǎn)燃燃香置于保鮮盒內(nèi)幾秒鐘，讓煙塵充滿空間。取出燃香，蓋上盒蓋。

2.如圖1所示，激光從保鮮盒側(cè)部射進(jìn)，觀察光的直線傳播的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：

保鮮盒中的煙塵能清楚直觀地顯示光的直線傳播。以前也嘗試用在空氣中燃煙來顯示光的傳播路徑，可是由于煙在空氣中很容易飄散，效果不理想。現(xiàn)在采用保鮮盒，便于貯存煙塵，實(shí)驗(yàn)表明保鮮盒中的煙塵可持續(xù)一兩個小時，不影響實(shí)驗(yàn)效果。

（二）光的反射

反射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原型：

1.在桌面上放一面平面鏡，將激光筆（或其他光源）發(fā)出的光束射到平面鏡上，觀察光傳播方向的變化情況。

2.試著移動平面鏡，你能否使激光射到教室里不同位置的物體上？

反射定律實(shí)驗(yàn)原型：

1.把一個平面鏡M放在水平桌面上，再把一張硬紙板豎直地立在平面鏡上，紙板由可以繞ON折轉(zhuǎn)的E、F兩塊板組成，紙板上的直線ON垂直于鏡面。

2.使EF兩板面處于同一平面內(nèi)，讓一束光貼著紙板沿著某一個角度，射到O點(diǎn)，經(jīng)過平面鏡的反射，沿著另一個方向射出，在紙板上用紅色筆描出入射光和反射光的徑跡。

3.改變光束的入射角度，重做兩次。換用其他顏色的筆描出入射光和反射光的徑跡。

4.將F板繞ON前后轉(zhuǎn)動，在F板上還能看到反射光嗎？這一現(xiàn)象說明了什么？

5.取下硬紙板，用量角器量出入射角和反射角。

實(shí)驗(yàn)原型不足之處：

1.光的反射實(shí)驗(yàn)理論上可以通過控制激光的入射方向使光路呈現(xiàn)在紙板上，但實(shí)際操作中要使入射光線和反射光線都呈現(xiàn)在紙板上是不容易的。.實(shí)驗(yàn)操作難度較大，現(xiàn)象不明顯。

2.缺少光的鏡面反射和漫反射演示實(shí)驗(yàn)，書本只呈現(xiàn)了漫反射和鏡面反射的模型圖，圖片缺乏真實(shí)感和說服力。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：

1.在保鮮盒頂部用透明膠布固定懸掛好一枚帶線的鐵釘作為法線；把一張部分折疊、部分平展的鋁箔紙（作為反射面）鋪在保鮮盒內(nèi)底部，在保鮮盒表面用記號筆畫上刻度（如圖）；充煙。

2.如圖2所示，激光從保鮮盒側(cè)面對準(zhǔn)懸針與鋁箔紙的交點(diǎn)入射，觀察光的反射現(xiàn)象。依次改變?nèi)肷浣嵌却笮。?0度、45度、60度），觀察反射角與入射角之間的對應(yīng)關(guān)系。進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，找出光的反射規(guī)律。

3.在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇45度角入射，讓學(xué)生從側(cè)面觀察反射光線和入射光線，它們和法線一起發(fā)生重合，這就很直觀地證明了

“三線共面”的事實(shí)。

4.如圖3所示，讓兩束平行光射向水平鋁箔紙上可以看到明顯的鏡面反射現(xiàn)象。

5.如圖4所示，讓兩束平行光射向折疊過的凹凸不平的鋁箔紙上可以看到明顯的漫反射現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：

實(shí)驗(yàn)操作簡便，很容易得到理想的實(shí)驗(yàn)效果，使學(xué)生清楚、深刻地掌握反射定律這一重點(diǎn)。這里增加了光的鏡面反射和漫反射演示實(shí)驗(yàn)，便于學(xué)生學(xué)習(xí)鏡面反射和漫反射現(xiàn)象，其中漫反射也遵循光的反射定律是難點(diǎn)，用折疊的鋁箔來代表放大的粗糙反射面， 幫助學(xué)生理解，克服難點(diǎn)。

（三）光的折射

折射現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原型：

1.讓一束光線通過玻璃槽蓋子上的狹縫斜射到水面，光進(jìn)入水中時，其傳播方向會發(fā)生變化嗎？改變?nèi)肷浣谴笮。^察折射角的變化情況。

2.把水換成玻璃磚，重新做這個實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：

實(shí)驗(yàn)原型不足之處：

1.透明物質(zhì)不能顯示光的折射傳播路線。

2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，難以達(dá)到預(yù)期效果。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：

1.取保鮮盒，加水至一半左右，往水中滴加1-2毫升牛奶，充煙。

2.如圖5所示，激光從保鮮盒側(cè)部對準(zhǔn)懸線與水面交點(diǎn)入射，觀察入射角和折射角之間的關(guān)系。改變?nèi)肷浣嵌?，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出光的折射定律。

3.讓學(xué)生從側(cè)面觀察折射光線、法線和入射光線，會發(fā)生重合，可以證明入射光線、法線和折射光線在同一平面上。

4.光從保鮮盒頂部或底部垂直射入水中時，傳播方向不發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)： 圖5所示。

保鮮盒下部是混了牛奶的濁液，上部是煙塵，實(shí)驗(yàn)時會清楚地顯示出光從空氣斜射入水中時發(fā)生的光的折射現(xiàn)象，而且還可以觀察到光的折射同時伴隨著光的反射。

（四）透鏡對光的作用

書本沒有凹透鏡發(fā)散和凸透鏡會聚實(shí)驗(yàn)演示。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：

如圖6所示，在保鮮盒中央放置一凹透鏡，充煙，讓兩束平行光對準(zhǔn)凹透鏡射入，可以看到平行光經(jīng)過凹透鏡時發(fā)散的現(xiàn)象；而圖7讓兩束平行光從對準(zhǔn)凸透鏡入射，可以看到平行光經(jīng)過凸透鏡會聚的現(xiàn)象。

三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

1.實(shí)驗(yàn)器材簡單易得， 本實(shí)驗(yàn)的器材（除透鏡外）都是生活中很容易得到的，有利于引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的日常用品進(jìn)行科學(xué)研究。

2.新增光的鏡面反射、光的漫反射、凸透鏡對光線會聚作用、凹透鏡對光線發(fā)散作用等四個演示實(shí)驗(yàn)，都是準(zhǔn)備方便，操作簡單但現(xiàn)象明顯，對學(xué)生理解和掌握相關(guān)知識有很好的幫助。

3.這套裝置整合了光的直線傳播、光的反射和光的折射規(guī)律等，做到廢物利用、一物多用，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時間，又節(jié)約了實(shí)驗(yàn)器材，非常符合國家提出的節(jié)能減排、低碳生活的環(huán)保理念。

參考文獻(xiàn)

【1】浙教版《科學(xué)》教科書[M].浙江教育出版社，2012（1）

【2】季洪祥 用簡單實(shí)驗(yàn)創(chuàng)高效課堂——初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)例談- 《學(xué)生之友：下》，2012年 第6期

【3】張杰 初中物理高效課堂教學(xué)淺探 《中學(xué)物理（初中版）》- 2012年9期endprint