应用自制教具研究初中物理光现象

靳洪波

在物理教学中，自制实验教具是一种重要且有效的学习方式，它具有直观性强、易操作等特点。学校实验教学大都使用厂制的常规实验器材，所有实验器材配置基本相同，实验内容要求一致，实验教学的方式也基本相似，这种教学模式只能满足实验教学的一般性要求，不能满足教师的个性化教学。自制教具可以弥补实验器材配置存在的不足，突破教材中的重点和难点。

初中物理的光学实验丰富多彩，有“光的直线传播”“ 光的反射”“ 平面镜成像”“ 光的折射”“ 光的全反射”等。实际教学中无论是演示实验还是学生分组实验，光学实验器材的可操作及可观测性上有一些不尽如人意的地方，光学的实验器材很分散，使学生对光学部分的认知很零散，形成不了一个整合的系统。为了让光学实验的作用和魅力发挥到极致，我把初中物理光学的大部分实验进一步整合和创新，自制了一套光学实验装置。初中物理教学中光现象是一个重要的内容，该教具能演示初中物理教学中大部分的光学实验现象。

我设计的教具名称是“丰富多彩的光现象”，这个教具可以形象地演示“光的直线传播”“ 光的反射”“ 光的折射”“ 光的全反射”等光学现象。该教具应用的科学方法和科学原理有以下几种：转换法、类比法、控制变量法、等效替代法。该教具的构成部分非常简单，主要有以下几个部分，用木板做的支架基座和标有角度的刻度板，刻度板的后面是工具箱，工具箱内可以装实验仪器，主要有激光笔、烟雾发生收集器、熏香，两个用有机玻璃做的矩形玻璃槽，烟雾发生收集器是由一个矿泉水瓶子和一根橡胶管构成的，烟雾发生收集器的主要作用是收集烟雾，并且能方便地往矩形玻璃槽内注入烟雾。

一、该教具的具体使用情况，我从以下六个方面进行介绍

（一）该实验装置能探究光在空气中和水中沿直线传播

1.该实验装置能探究光在空气中沿直线传播。为了能够清晰地显示在空气之中的光路，把点燃的一根香放入一个瓶子之中，用瓶子把收集的烟雾喷入该实验装置的透明玻璃槽上方的空气中，用激光笔照射入该实验装置上方的空气中，能清晰地看到光在空气中沿直线传播的光路。为了便于往该实验装置的透明玻璃槽上方喷入烟雾，我设计了一个烟雾发生收集器，这个烟雾发生收集器制作简单，由一个矿泉水瓶子和一根橡胶管构成，把橡胶管连接到矿泉水瓶的盖子上，烟雾发生收集器的使用大大提高了烟雾的收集效率，操作方便。

2.该实验装置能探究光在水中沿直线传播。用激光笔从该装置的一側照射入该装置的水中，往有机玻璃槽的清水中滴入几滴牛奶或墨水，可以清晰地看到光在水中沿直线传播的光路。

（二）该实验装置能探究光的反射定律

用激光笔沿一定角度射到实验装置的平面镜上，能看到反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧; 反射角等于入射角。还可探究光的反射现象中，光路是可逆的。

（三）该实验装置能探究光的折射定律

用激光笔沿一定角度射到实验装置中的水中，可以看到光从空气斜射入水中时，折射光靠近法线，折射角小于入射角。光从水斜射入空气中时，折射光远离法线，折射角大于入射角。光从空气垂直射入水中时，折射光线传播方向不变，折射角和入射角相等，都是0度。还可探究在折射现象中，光路是可逆的。

（四）该实验装置能探究相互垂直的平面镜反射光线和入射光线平行的现象

我在该装置的底部两角设置了两组相互垂直的平面镜，利用相互垂直的平面镜可以看到反射光线和入射光线平行的现象。

（五）该实验装置能探究镜面反射和漫反射现象

利用平行激光束射到平面镜上可以看到镜面反射现象，平行激光束射到粗糙反射面上可以看到漫反射现象。

（六）该实验装置能探究光的全反射现象

光从水中射入空气中时，调整入射光的方向，当入射角增大到全反射临界角时，可以看到全反射现象，有利于学生了解光纤通信时激光在光导纤维中的传播过程。

二、该自制教具的创新点，具体体现在以下七个方面

1.烟雾发生收集器的使用大大提高了烟雾的收集效率，操作方便。

2.该教具能同时使用红、绿等多束激光进行演示，现象清晰，效果震撼。

3.该教具能同时演示光在空气和水中的直线传播，提高演示实验的效果。

4. 该教具能一次性地把光的反射、光从空气斜射入水中、光从水斜射入空气中的现象全部演示出来。

5.该实验装置能探究光的全反射现象。

6.该实验装置能探究光的镜面反射和漫反射现象。

7.该实验装置能探究相互垂直的平面镜反射光线和入射光线平行的现象。

三、该教具进一步完善的设想

1.若增加一个半透明的玻璃柱或者其他半透明的固体塑料材料，可以演示光在固体之中的直线传播现象，这种固体材料最好是半透明的，完全透明的材料不便于观察现象。

2.增加半透明的长方形玻璃砖或者半圆形玻璃砖，可以演示光从空气进入玻璃中的折射现象。

四、结语

总之，自制教具可以弥补学校实验器材配置中存在的不足，有利于我们教师突破教材中的重点和难点。通过对“光的直线传播”“ 光的反射”“ 光的折射”“ 光的全反射”等光学现象的系统全面展示，加深对各种各样的光现象的理解，自制教具实验装置在物理课堂教学中起到了良好的教学辅助作用，对学生全面系统地认识各种光现象很有帮助，有效调动了学生学习的积极性，激发了学生的创造欲望。

（责编  侯 芳）