“光的反射”的创新实验设计，本文主要内容关键词为：反射论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“光的反射现象”是光的一种常见现象，“光的反射定律”是几何光学中最重要的基本规律之一，是分析有关光的反射问题的主要依据，也是进一步学习光学知识的基础，所以“光的反射”这一节在初中物理光学中占有极其重要的地位。
在讲授本节课时，老师们普遍感到难教，笔者认为主要原因有：一是“光的反射现象”不易直观显示出来，学生不便于观察；二是对于“三线共面”学生缺乏立体感，很难理解；三是对于“光路可逆”学生感性认识不丰富，不太相信；四是“漫反射”和“镜面反射”的反射光路难以真实、直观地显现出来，学生只能根据一些“现象”分析、想象，不容易理解。通过笔者精心设计的几套创新演示实验器材和学生实验器材，不仅可以使这些难点轻松突破，而且有助于学生体验知识的形成过程和加深知识的理解和掌握。
一、演示“光的反射现象”，介绍相关概念
器材：椭圆形玻璃缸（口部直径约26cm）、圆木盖（直径约28cm，中部有孔，直径约4mm）、圆平面镜（直径约25cm）、平面镜支座（高约5cm，可用宽透明胶带纸圈）、话筒（或麦克风）支座、小激光灯（带套筒）、细蚊香及支架、火柴、大转盘（带圆垫板直径约40cm）、厚层双面胶带。
准备：先将小激光灯改装到话筒支座上，使其能灵活转动、方便控制亮灭（可用一套筒，套紧时小激光灯能持续发光，松动时熄灭）；再将2～3段细蚊香（每段长约4cm）捆扎在一起，固定在支架上。在玻璃缸内点燃蚊香（约4～8分钟，烟雾不易太浓），用一小段厚层双面胶带封严圆木盖中部的小孔，以防烟雾泄出。
操作：将上述实验器材按图1进行组装，调整好小激光灯入射的位置和角度，然后将其打开，观察光的反射现象。转动大转盘，从不同角度观察；再改变入射光的位置和角度，继续观察。
优点：采用椭圆形玻璃缸，又在底部加上了转盘，便于学生从各个侧面观察，而且立体感很强；充有适量烟雾可清晰显示光的传播路径，增大了可见度，便于学生描述，实验效果非常好。
根据学生的描述，再通过多媒体把“光的反射现象”呈现在屏幕上，很自然地介绍光的反射现象中“入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角”等相关概念，为下一步的猜想、探究做好准备。
二、分组观察“光的反射现象”，猜想光反射时的规律
器材：小激光灯、薄壁玻璃杯（盖子透明）、小条形玻璃镜片、钢针、101（或502）胶水，双面胶。
准备：先将钢针尖部在火上烧红，用钳子迅速弯折成“L”状，使其能竖立在水平面上。然后将钢针用101（或502）胶水竖直粘贴在小玻璃镜片正面中央，再将小玻璃镜片背面用双面胶粘贴在玻璃杯侧壁上，把玻璃杯平放。提前5～8分钟充上适量烟雾，并旋紧盖子，装置如图2所示。
图2
操作：先向学生介绍实验装置，提醒不要将盖子打开，当入射光照射到钢针与小玻璃镜片交点上时，钢针就可以作为“法线”。实验时，让学生多次改变入射光的位置和角度，问他们能发现什么？或者有什么猜想？
优点：该实验器材随手可得、制作简单，可让学生分组实验。玻璃杯整体透明，便于学生从各个侧面观察。学生亲身参与观察“光的反射现象”的活动，积极性大大提高。同时，由于提供了“法线”，活动内容更加丰富，增大了学生想象的空间，有利于学生发现更多的规律或提出更多的猜想。
学生通过观察、实验，会有很多的发现，例如：“当入射光线改变时，反射光线也随着改变”；“当入射光线靠近法线时，反射光线也靠近法线”；“反射光线和入射光线总是在法线的两侧”等等。也可以提出很多的猜想：“反射角等于入射角”；“反射光线和入射光线关于法线对称”；甚至能发现“反射光线、入射光线和法线在同一平面上”……
三、演示“三线共面”，突破最大难点
器材：图1的器材，荧光棒。
准备：提前在玻璃缸内充上适量烟雾，并将荧光棒（最好是浅红色或浅绿色）摔亮。
操作：打开圆木盖中心的封口，迅速插入荧光棒代表“法线”，使其与下面的圆平面镜镜面垂直，荧光棒下端离开镜面约1cm。再打开小激光灯，调整其位置和角度，使入射点在荧光棒下端正下方的平面镜上。
缓慢转动大转盘，问学生“当反射光线转到朝向你的位置的时候，你发现了什么？”学生：“重合了”。再问：“‘重合’说明了什么？”学生：“反射光线、入射光线和法线在同一平面上。”
优点：由于荧光棒本身发光、透明，不会遮挡光束，可以清楚地看到“反射光、荧光棒、入射光”三者重合的现象。该实验对比强烈、立体感强、效果明显。
四、演示两次“光路可逆”，增大可信度
器材：小激光灯(2)、小平面镜(2)、挡板、磁性黑板。
图3
准备：将两个小激光灯、小平面镜的侧面包上铁皮，使其能吸在磁性黑板上。同时打开两个小激光灯，使它们通过两个小平面镜反射后的光路正好可逆（如图3所示）
操作：先让学生猜测是哪一个小激光灯在发光？学生猜测后，分别用挡板遮挡，验证其正误。然后用身体挡住光路，关闭其中一个小激光灯，再让学生猜测。
优点：两次“光路可逆”既增强了同学们的视觉感受，又大大激发了他们的好奇心；通过猜测——验证——再猜测——再验证，使他们认识到“在光的反射中，光路确实是可逆的。”
五、演示“两种反射”，使光路真实显现
器材：图1器材，自制“平行激光器”“多面体”。
准备：将3～4个小激光灯（开关按钮朝上）并排固定在一片小薄硬木板上，截取一小段六棱形铅笔杆（直径约0.7mm）横压在这些小激光灯的开关按钮上。仔细调节这些开关按钮，使铅笔杆压下时能发出平行光。铅笔杆两侧用两块小薄硬木板塞紧（如图4），然后用宽胶带缠牢，即做成一个“平行激光器”。再将一小块泡沫塑料做成半球状（或阶梯状、斜坡状或其他不规则外形），使其表面凹凸不平；用101胶水（或双面胶）把小碎镜片粘贴在泡沫塑料表面上，就制成一个“多面体”（如图5）。
图4
图5
操作：用自制“平行激光器”照射图1中充有烟雾的椭圆形玻璃缸底部的平面镜，可清晰地看到“镜面反射”现象；改变“平行激光器”照射的角度，会看到反射光线也随着改变，但仍旧相互平行。
打开圆木盖，迅速放入“多面体”，盖紧盖子，再用“平行激光器”照射，会看到反射光线射向四面八方；不断改变“平行激光器”照射的位置和角度，反射光线也随着改变，但仍旧射向各个方向。再转动转盘，从不同角度观察。最后同时取出“圆平面镜”和“多面体”，让学生对比分析：同样的入射光照射，为什么反射的结果不一样？
优点：该实验能真实显现“两种反射”时光的传播路径，特别是“漫反射”从不同侧面照射时，视觉效果极佳、立体感极强，很有说服力。通过对比观察，可以使学生对这两种反射产生的原因有清晰的认识。
另外，对于“两角相等”“两线分居”等问题，学生利用实验室普通光学器材分组实验后，就可得到验证，这里不再赘述。