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光的反射演示器改进创新

一、教材中的实验设计

    课本中在引导学生探究光的反射定律时，首先利用图2-50所示，把一面平面镜M放在水平桌面上，再把一块硬纸板竖直地立在平面镜上，纸板由可以绕 ON折转 M的 E、F 两块板组成，纸板上的直线 ON 垂直于镜面。使 E、F 两板面处于同一平面内，让一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点，经过平面镜的反 图2-50 光的反射射，沿着另一个方向射出，在纸板上用红色笔描出入射光和反射光的径迹。

     二、实验存在的不足

     教学实践中，先安排在纸板同一平面上找到入射光线和反射光线，就等于让学生先承认反射光线、入射光线、法线在同一平面，然后再证明三线共面，这样总是感觉有逻辑性问题。按照原教材的实验，光线必须紧贴着纸板，而且光线贴着纸板恰好照射到入射点时才能同时观察到反射和入射光，这样整个实验现象的可见度低。

     三、实验的改进

     针对以上问题，通过自制教具对课本实验进行改进和创新，使实验现象更形象、更直观，更符合逻辑得出实验结论，从而帮助学生突破重难点、总结出光的反射定律。科学方法和科学原理是平面镜反射，丁达尔效应，同心圆角度变化，光路可逆。  

     实验器材：小平面镜、发红光和绿光的激光笔各一支、有机玻璃支架、透明胶布、双面胶布、自制转盘。

创新点或改进点：用激光光路模拟单根光线，用不同颜色的激光分别模拟法线和入射光线和反射光线；用转盘驱动演示器旋转，便于全班看清共面；用微弱烟雾可以显示各个光路，清晰可见；激光固定于架子上确保安全。光路可逆（法线重合，入射光线可改为反射光线），光路可见（丁达尔效应），入射角可调，反射角随之变化，全方位旋转可观察共面。

    1.针对演示时光线可见度低的问题，将小平面镜通过双面胶布固定在转盘上，将细棉线中点固定在小平面镜上（固定时必须用透明胶布固定，这样才能按照要求进行反射），激光笔固定在自制设计制作的支架上，当光从激光笔射出时，沿着棉线发出，通过烟雾的丁达尔现象，可以很清楚地看到入射光线，不断地调整入射点的位置，直到另一侧激光光线，这就是发射光线。用一束与镜面垂直的红色激光作为法线，光线清晰对比可见。观察到反射光线、入射光线在法线两侧。

    2.三面共线是难点也是两角相等的前提，所以证明三线共面要放到探究两角相等之前进行。由于在反射现象中，当反射光线、入射光线、法线三条光线不在同一平面内时，我们从任何角度观察至少能看到两条光线。当旋转自制圆盘的位置，从特定角度观察到反射光线、入射光线和法线，就可证明它们在同一平面内。（如图）

      3.探究光路的可逆性。一般教学中，光路可逆的知识学生仅仅通过作图和两名同学通过平面镜观察对方眼睛，进行学习，缺乏感性认识。我们可以让红色激光沿着一边射向平面镜，然后用绿色激光沿着另一边射向平面镜，这时会观察到绿色激光的反射光会逆着红色激光入射光方向射（完全重合），证明光路是可逆的。（如图所示）

   （激光的安全实用，禁止用激光直射人眼。）

     四、教学过程中的使效用果

     1.通过对“光的反射”实验进行适当的改进与创新，使光路立体呈现出来，实验现象更形象、直观，更具科学性，能很好地帮助学生突破重难点（角相等、三线共面），加深对光反射定律的理解。

2.对实验环境的光照情况要求不高，在一般教室通过烟雾丁达尔现象就可以很好地观察实验现象。

3.选择红色绿色激光做法线，利用数学的共面性研究三线共面，使实验现象更具立体感和科学性，且避免了逻辑性问题。