應(yīng)用自制教具研究初中物理光現(xiàn)象

□山東省淄博市張店區(qū)第九中學(xué) 靳洪波

在物理教學(xué)中，自制實(shí)驗(yàn)教具是一種重要且有效的學(xué)習(xí)方式，它具有直觀性強(qiáng)、易操作等特點(diǎn)。學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都使用廠制的常規(guī)實(shí)驗(yàn)器材，所有實(shí)驗(yàn)器材配置基本相同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求一致，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式也基本相似，這種教學(xué)模式只能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般性要求，不能滿足教師的個(gè)性化教學(xué)。自制教具可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材配置存在的不足，突破教材中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

初中物理的光學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)際教學(xué)中無論是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，光學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xué)的實(shí)驗(yàn)器材很分散，使學(xué)生對光學(xué)部分的認(rèn)知很零散，形成不了一個(gè)整合的系統(tǒng)。為了讓光學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用和魅力發(fā)揮到極致，我把初中物理光學(xué)的大部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步整合和創(chuàng)新，自制了一套光學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。初中物理教學(xué)中光現(xiàn)象是一個(gè)重要的內(nèi)容，該教具能演示初中物理教學(xué)中大部分的光學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

我設(shè)計(jì)的教具名稱是“豐富多彩的光現(xiàn)象”，這個(gè)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(xué)現(xiàn)象。該教具應(yīng)用的科學(xué)方法和科學(xué)原理有以下幾種：轉(zhuǎn)換法、類比法、控制變量法、等效替代法。該教具的構(gòu)成部分非常簡單，主要有以下幾個(gè)部分，用木板做的支架基座和標(biāo)有角度的刻度板，刻度板的后面是工具箱，工具箱內(nèi)可以裝實(shí)驗(yàn)儀器，主要有激光筆、煙霧發(fā)生收集器、熏香，兩個(gè)用有機(jī)玻璃做的矩形玻璃槽，煙霧發(fā)生收集器是由一個(gè)礦泉水瓶子和一根橡膠管構(gòu)成的，煙霧發(fā)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(nèi)注入煙霧。

一、該教具的具體使用情況，我從以下六個(gè)方面進(jìn)行介紹

（一）該實(shí)驗(yàn)裝置能探究光在空氣中和水中沿直線傳播

1.該實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃的一根香放入一個(gè)瓶子之中，用瓶子把收集的煙霧噴入該實(shí)驗(yàn)裝置的透明玻璃槽上方的空氣中，用激光筆照射入該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置的透明玻璃槽上方噴入煙霧，我設(shè)計(jì)了一個(gè)煙霧發(fā)生收集器，這個(gè)煙霧發(fā)生收集器制作簡單，由一個(gè)礦泉水瓶子和一根橡膠管構(gòu)成，把橡膠管連接到礦泉水瓶的蓋子上，煙霧發(fā)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(shí)驗(yàn)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(cè)照射入該裝置的水中，往有機(jī)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(shí)驗(yàn)裝置能探究光的反射定律

用激光筆沿一定角度射到實(shí)驗(yàn)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(cè);反射角等于入射角。還可探究光的反射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

(三)該實(shí)驗(yàn)裝置能探究光的折射定律

用激光筆沿一定角度射到實(shí)驗(yàn)裝置中的水中，可以看到光從空氣斜射入水中時(shí)，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(shí)，折射光遠(yuǎn)離法線，折射角大于入射角。光從空氣垂直射入水中時(shí)，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(xiàn)象中，光路是可逆的。

（四）該實(shí)驗(yàn)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(xiàn)象

我在該裝置的底部兩角設(shè)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(xiàn)象。

（五）該實(shí)驗(yàn)裝置能探究鏡面反射和漫反射現(xiàn)象

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

（六）該實(shí)驗(yàn)裝置能探究光的全反射現(xiàn)象

光從水中射入空氣中時(shí)，調(diào)整入射光的方向，當(dāng)入射角增大到全反射臨界角時(shí)，可以看到全反射現(xiàn)象，有利于學(xué)生了解光纖通信時(shí)激光在光導(dǎo)纖維中的傳播過程。

二、該自制教具的創(chuàng)新點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下七個(gè)方面

1.煙霧發(fā)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(shí)使用紅、綠等多束激光進(jìn)行演示，現(xiàn)象清晰，效果震撼。

3.該教具能同時(shí)演示光在空氣和水中的直線傳播，提高演示實(shí)驗(yàn)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(xiàn)象全部演示出來。

5.該實(shí)驗(yàn)裝置能探究光的全反射現(xiàn)象。

6.該實(shí)驗(yàn)裝置能探究光的鏡面反射和漫反射現(xiàn)象。

7.該實(shí)驗(yàn)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(xiàn)象。

三、該教具進(jìn)一步完善的設(shè)想

1.若增加一個(gè)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(xiàn)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(xiàn)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(jìn)入玻璃中的折射現(xiàn)象。

四、結(jié)語

總之，自制教具可以彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)驗(yàn)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(diǎn)和難點(diǎn)。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(xué)現(xiàn)象的系統(tǒng)全面展示，加深對各種各樣的光現(xiàn)象的理解，自制教具實(shí)驗(yàn)裝置在物理課堂教學(xué)中起到了良好的教學(xué)輔助作用,對學(xué)生全面系統(tǒng)地認(rèn)識各種光現(xiàn)象很有幫助,有效調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造欲望。