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1、光的反射定律演示仪的改进利用学科的整合来优化实验摘要：自制教具一一光的反射定律演示仪是为了更好的研究光的 反射定律，化抽象为形象而建立的物理模型。结合数学中菱形性质， 用平面图形对光的反射定律加深理解，探究反射角等于入射角，法线 居中，三线共面。关键字：光的反射演示仪菱形性质改进光的反射定律演示仪是为了更好的研究光的反射定律，化抽象为 形象而建立的物理模型。其结合数学中菱形的每条对角线平分一组对 角这一性质，用平面图形对光的反射定律加深理解，探究反射角等于 入射角，法线居中，三线共面。光的反射定律是人教版八年级上册物理第四章的内容，是 在学习光在同种均匀透明介质中沿直线传播的基础上,对光线照射
2、到 物体表面时，被物体表面反射回去这一现象的探究。光的反射定律是 义务教育阶段光学中重点的实验，该探究实验的成功与否对学生学好 光学知识有至关重要的作用。教材中把一个平面镜放在水平桌面上， 在把一张纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直镜面。（见 图1）.图1一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，经平面镜的反射，沿另 一个方向射出，在纸板上用笔描出入射光EO和OF径迹。从而得到 三线，用量角器量出两角，总结出反射定律。学生在做该分组实验时 必须要谨慎，严格画线，稍有不慎，实验误差太大，无法得出正确结 论。况且，探究过程时间很长，对实验要求很高。对于书本上的实验中存在不足，本演示器材做了一下修
3、改：在铁架台上竖直固定一铁杆，在铁架台底座上放一量角器，使铁 杆沿量角器90度的线段且垂直与量角器的0度刻度线。用四根铁条 组成菱形，铁杆是菱形的一条对角线，用小螺钉把量角器的中心、菱 形的下顶角和铁杆固定在一起，用铁环把菱形的上面顶角和铁杆套在 一起，铁环可以沿着铁杆上下运动。即铁杆成为菱形的一对角线，永 远平分菱形的一对角。利用菱形和量角器组合，用量角器测量对角线 平分的角1和角2 （见图2）。沿着量角器的0度刻度线平放平面镜， 在下面的AO方向的小铁条上固定一激光笔，红光经过镜面反射后射 到另一邻边OB铁条上，无论怎样运动铁环，红光永远照在下面两铁 条上。若能将该演示仪器运用到物理学生分
4、组实验教学当中可以激发 了学生学习的兴趣，提高实验的实效性。C0图2一、演示仪的特点(1) 光的反射定律演示仪能动态的演示光的反射定律，更进一 步探究了光反射特点。(2) 学科之间知识的迁移，加深对物理现象的理解。运用数学 中知识菱形性质验证物理中光的反射现象及规律。(3) 利用平面图形知识，让学生记住光的反射定律中反射光线与 入射光线、法线在同一平面上。(4) 制作器材易于取材、廉价、制作简单，能极大地提高学生 学习的积极性，对解决光的反射知识起到积极的作用，有利于推广应 用。此仪器对外界的环境没有过多的要求，比如光的明暗程度等， 演示实验现象明显，实验效果好，能直观的演示出光的反射特点。二
5、、教具的结构光的反射定律演示仪（见图3）,由铁架台、铁杆、量角器、四根铁 条组成一菱形、激光笔、平面镜、套环等组成。铁杆是菱形的一条对 角线，用小螺钉把量角器的中心、菱形的下顶角和铁杆固定在一起， 用铁环把菱形的上面顶角和铁杆套在一起，铁环可以沿着铁杆上下运 动。组成了光的反射定律演示仪。图3i截丢虹光齡平面雜三、实验的操作在一条铁条上固定激光笔，让其发出一束红光沿着锯条，射到载 物台上的平面镜面，光线经过平面镜发射后沿着另一条铁条射出。缓 慢移动菱形上顶角的套环，使其沿着铁杆上下运动，光线始终经过菱 形下面两条边。两边移动到不同的位置，可以用量角器直接读出两角 的度数，探究两角相等，即反射角
6、等于入射角。四、实验效果利用光的反射定律演示仪进行演示实验，有助于学生理解光的反 射定律，且便于观察实验现象。学生还可以用证明三角形全等的“边 边边”条件，证明左右两三角形全等，推出两底角相等；学生还可以 利用量角器度量两角的度数，比较得出反射角等于入射角。直观，可 见度高，提高学生学习的积极性。效果明显：(1) 学生能直观地理解入射光线与反射光线，法线这三者之间的 关系。(2) 学生直观地理解入射角与反射角的关系。(3) 能帮助学生解决一些习题中的难点。该实验无论是用数学证明法，还是实验，都能得到两角相等。对 实验教学有很大的帮助，从而提高实验的实效性。五、该实验完善的设想如果将红光改为动态
7、的彩灯带，模拟探究光的反射实验。仪器通 电后彩灯带从激光笔处流经平面镜处反射到另一条铁条上。在动态演 示的过程中，效果更加明显，不会受环境中光线明暗的影响，给学生 带来好奇感，有助于提高学生学习、探究实验的兴趣，培养学习的主 动性。六、结束语本实验是从生活中来，利用数学知识强化物理定律的推导、记忆 和理解，是数学和物理学科的整合，将平面图形知识融入到光的反射 定律中去。该教具制作源于数学图形和教具的组合，该教具重要应用 的研究方法是物理学中的转换法和观察法，数学中的推理证明法。用 数学思维的表达形式，加上其积极缜密周详的逻辑推理，证明光的反 射问题。该教具反应了数学是为物理学所服务的，一个物理理论产生 了，就需要有一个数学模型来表达它，以便更好的表达和理解。
