2021年1月Vol . 39 No . 02 中学物理 王莉
(锡山高级中学实验学校江苏锡山214154)
摘要：传统的“光的反射”实验器材存在空间立体性不够、探究性不强的问题，已经不能充分满足教学的要求，笔者 利用身边的器材进行改进和创新，自制教具“立体光学演示器” •透明的半球形旋转烟室能够呈现出清晰的光路，可用于探 究光的反射规律，探究反射光路的可逆性、探究凹面镜和凸面镜对光的作用，比较镜面反射和漫反射的空间关系.
关键词：自制教具；光的反射；旋转烟室；立体空间中图分类号：G 633. 7
文献标识码：B
文章编号：1008 -4134(2021)02 -0016-03
义务教育物理课程作为科学教育的组成部分，是 以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课 程•此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和 技能的训练，而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、 创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养[I ]. 物理实验教学是初中物理教学的重点和学生学习物 理知识的必要手段，而实验仪器是实验教学的重要载 体.在具体的教育教学过程中，教师对 现有教具的改 进和创新，不仅可以激发学生学习物理的热情，也可 以提高教师自身的专业素养，教师的创新意识以及动 手能力，也会潜移默化地影响着学生，让学生慢慢的 爱上动手、爱上创新、爱上生活.
1解读课标和教材
《义务教育物理课程标准（2011 年版）》指出，光的反射一课属于一 级主题“运动和相互作用”，二级主 题“声和光”的部分，要求学生的认 知性目标在“了解”层面.课标要求 学生经历光的反射规律的探究过 程，会描述光的反射现象，初步理解 光的反射规律，且该实验是八年级
图1
物理光学部分的重要实验之一.教材中设计的实验器 材是将平面镜水平放置，一块标有刻度的白纸板竖裹尸袋
直立在平面镜上，纸板由两部分组成，可以绕接 缝CW 翻折[2](如图1所示）.2
教具改进的背景
生活中的光现象无处不在，如何显示光路，如何 使实验现象更易于观察，是光学实验探究成功的关 键.虽然学校实验室普遍配有相应的教学仪器，但实
验效果并不理想，传统的实验教具主要有两种（如图
2、图3所示）.图2为学校自制器材——竖直放置的 木板面上贴白纸，图3为购买的光学演示器，这两种 实验器材均是在白屏上标记出角度作为量角器.在实 验时，人射光线到平面镜上的人射点与量角器 的圆心 重合，利用白屏显示出光的传播路径.在实际教学中 现有的实验器材在探究光的反射规律时经常遇到如 下问题.
图2 图3
问题1：图2中的器材在实际操作中，激光笔的光 线很难在白屏上显示出来，实验现象不易观察.图3 中的器材价格较贵，个头较小，且无法探究三线共面 的问题.
问题2 ：光的反射发生在立体空间内，但是以上实 验装置只能通过白屏承接光线观察光路，没有放置白 屏的地方就无法观察到是否有光线经过.
问题3：人射光线只能在白屏所在的平面内改变 人射角，无法从任何方向来改变人射角.
问题4：学生在操作时只能观察到反射光线和入 射光线，虽然强化记忆了反射光线、入射光线在同一 平面内，但是却忽略了这个平面是由入射光线和法线
基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划青年专项重点自筹课题“基于单元设计理念的初中物理综合实践活动研究”（项目 编号：C - b /2020/02/52).
作者简介：王莉（1991 -)，女，江苏徐州人，硕士，中学二级教师，研究方向：初中物理教学研究.
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中学物理Vol.39 N〇.02
所决定的.sgt
基于上述原因，笔者自制了“立体光学演示器”，用于探究光的反射规律.
3自制教具的改进与创新点
立体光学演示器的主体为一个直径为60cm的透 明的亚克力塑料半球，半球罩放置在木板上，木板下 面装有旋转展台，通过展台开关的通断，烟室可以任 意角度转动，在木板上面可放置一小段蚊香以及平面 镜等所需光学仪器（木板上面可放置一小段蚊香以及 平面镜等所需的光学仪器，木板下面装有旋转展台，通过展台开关的通断，烟室可以任意角度转动）.半球 与木板能无缝盖合，使其内部空气不与外部交换，形 成一个密闭烟室（如图4所示）.
密钥索引
利用两个强磁体，一个固定在激光笔上，一个放 置在烟室外面，既可在烟室外面任意改变光源的位 置，还可以在半球形烟室的顶点固定激光笔，随时显 示出法线的位置（如图5所示）.
在常规教学过程中，教师总是强调白纸板需要 垂直于平面镜放置，否则就无法在白纸上观察到反射 光线.学生在实验时也确实发现了这样的现象，但是 却并不能理解，反而产生了“没有出现在白纸上的反 射光线去哪里了？是消失了吗?”等疑问.传统教具无 法解决这样一个问题，但是教师利用旋转烟室可以将 白纸板倾斜放置在平面镜上，之后将一束光紧贴纸 板射向镜面，学生会观察到反射光线还是存在，并且 存在入射光线、法线所确定的那个平面内（如图6 所示）.
同温同压下图4 图5 图6
利用黑记号笔在烟室外面标记角度，半球形罩 子的顶点即为〇°，每隔1〇°标记一下，这就是一个大的 量角器，可通过光线在烟室上形成的光斑位置直接读 出反射角和人射角的大小（如图7所示）.
打开展台，整个装置会旋转起来，教室里坐在各 个方位的学生都可以在某一角度观察到光线，多次调 节人射光线的角度，重复上述操作.相比教材上的设 计方案，“将纸板绕接缝CW向前或向后翻折，观察在 什么情况下纸板B上能呈现反射光束”，该演示器的
202丨年1月
实验现象更为直观，可以更好地让学生从空间立体的 角度，去理解反射光线、入射光线、法线在同一平面内•
在已有的红激光的光路基础上，利用绿激光 笔沿着原来红激光的反射光线方向逆向射人，可以 观察到红、绿两个光路重合，可以研究反射光路的可逆性（如图8所示）.
图7 图8
4自制教具的进一步探索
该教具除了可以用于探究光的反射规律外，还可 以用于以下两个方面的探究.
4.1 探究镜面反射和漫反射的空间关系
将三支激光笔平行放置在塑料板上，用热熔胶 固定，这样就获得了一束平行光.平行光线人射到平面镜上，可观察到反射光线的平行关系.将镜子打碎，粘在一块板上，注意黏贴的碎玻璃高低不平，这样就 获得了一个“粗糙”的反射面.平行光线人射到碎镜片 上，可见观察到反射光线向各个方向射出.利用传统方法演示漫反射，很容易让学生产生“反射只能发生在一个平面内”的错误想法，该装置则能更好地让学生体会光的反射是存在一个空间立体的环境中（如图 9、图10所示）.
图9 图1〇
4.2探究凹面镜和凸面镜对光的作用
将凹面镜、凸面镜放置在木板上，可观察到凹面镜对光线有会聚作用，凸面镜对光线有发散作用（如 图11、图12所示）.
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2021年1月Vol.39 No.02 中学物理
从卖验的科学性角皮看物理教具创軒
—“真空铃”实验改进及反思
姚慧源张伯林
(济南第六十八中学山东济南250002)
摘要：真空铃实验是初中物理必做实验，但常规器材笨重不易操作，而当下不少教师的改进实验过程中采用软质 真空袋，存在声音反射造成响度减小的科学性问题.为此作者经过反复试验，改进真空罩，增加可视性，让学生在无其他 干扰因素的情况下体验科学道理.
关键词：真空铃；反射；真空罩；科学性
中图分类号：G633.7 文献标识码：B文章编号：1008 - 4134(2021)02 - 0018 - 03
在“声音的产生和传播”教学时，真空铃实验对学 生理解本节内容起着重要的作用，一是此实验非常有
利于学生理解空气的传声作用，二是可以让学生正确 地领会理想实验法.该实验是学生正确理解声音传播 需要介质这一重要知识点的基础，具有着不可替代的 认知价值.
常规的真空铃实验，一般需要抽气机、真空罩、声 源等器材.
早期通常用手动抽气机，缺点是费力、抽气慢.后 来用电动抽气机（如图l a所示），抽气效率大大提高, 实验效果更加明显.声源的选用也有改进，早期使用 机械闹铃，响铃时间有限，并且随着闹铃驱动弹簧能 量的释放，铃声也会有所减小，使得实验说服力减弱. 后来随着科学的发展，小型蓝牙音箱成为声源的首 选，其优点一是省去导线的连接，并且响度稳定，发声 持久；二是蓝牙音箱最好选用纸盆外显的（如图l b所
固化闪电之源作者简介：姚慧源（1974 -)，女，山东济南人，本科，中学高级教师，研究方向：课堂教学高效性；
张伯林（1965 -)，男，山东济南人，本科，中学高级教师，研究方向：教具的自制与创新研究.
图11 图12
5结语
本文介绍的仪器部件，其材质和规格并不是固定 不变的，可以根据实际的情况作出调整，比如可以直 接购买光线更强光束更多的平行光源，也可以选用直 径更大的亚克力半球，使实验现象更为震撼.在实验时发现，若底板为有机玻璃或塑料材质制成，实验中 很容易出现折射光线，这样就会干扰学生对实验现象 的观察，所以该演示器的底板选择的是不透明的木板，当然也可以选择磨砂表面的材质作为底板.该教 具在日常教学中效果卓越，可呈现出清晰的光路，学 生可以全方位多角度地观察光的传播路径，提升空间 • 18 •立体感，感受光的传播特点，通过观察实验现象、提出
猜想、实验探究、获取证据等环节，从而培养学生的科
学探究能力，帮助学生构建了真实的光的反射模型，
在潜移默化之中培养学生的物理观念和科学思维.这
样可视度更高的实验教具的自制与应用，可以充分调
动学生各种感官，优化课堂教学氛围.在后续教学中
继续利用旋转烟室还可以开发其他功能，如探究光的
折射规律，探究凸透镜的成像规律.
参考文献：
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2] 刘炳昇.义务教育教科书物理（九年级上册）[M].南 京：江苏凤凰科学技术出版社,2012.
[3] 李海冰.光的反射定律实验的改进[J].农村青少年科 学探究，2019(12) :14-15.
[4] 马顺存.光的反射、折射实验仪器的改进[J].湖南中 学物理,2019,34(12) :67-68.
[5] 蒋炜波，王宏.关于光的反射的实验改进[J].新课程 教学（电子版），2019(08) :6 -8.
声纳探鱼器(收稿日期：2020 - 09 -19
)
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