1、强激光能使光路更加明亮,便于观察。但强激光有危险,严禁照射人,严禁长时间照射可燃物。强激光的使用只适合做演示实验,教师在仔细观察镜面,确定光的传播路径范围,确保安全的情况下再操作。如果换成学生实验,必须换成小激光灯,强调不能对着人,从特定范围观察,确保安全。具体实验创新点:1.光路可见。便于描述光的反射现象,理解入射光线、反射光线和入射点的概念。之前在开放式的空气中的光路用喷雾器来显示,空气的流动使光路不稳定、断断续续、时强时弱,且镜面易落上小水滴,使反射光线发散,影响实验效果。又或者用蚊香来补充烟雾到密闭空间,产生烟雾太慢,达到较好的效果时间太久,镜面同时易落满微粒,影响反射效果,明火的使用
2、也易点燃可燃物,燃烧后的灰尘也要清理。至于用细棉线来显示光路,太难于调节。我用电子烟搭配洗耳球可随时补充烟雾,烟雾密闭在固定空间内能迅速扩散并均匀分布,由于微粒在微米级大小,悬浮在空气中可达6小时,光线稳定持久安全,镜面长久光洁,反射效果好。在固体中,采用亚克力条,其中参杂的均匀颗粒能反射光,使光路可见,在可见那面之外的其它面,用黑色阻燃胶布包裹,既安全也使光路更加清晰。在液体中用自来水时,光路太淡,不易观察。用淀粉溶液显示光路,因颗粒大小不同,看上去亮度不均匀、不够细腻,甚至随着可见的颗粒浮沉,能够看到光线好像在动。加入了“宝矿力特”饮料和自来水,比例为1:10,颗粒细小而均匀,光路清晰明亮
3、稳定。2.三线共面。可旋转,多角度观察。解决原有器材虽然可见,但入射光线、反射光线不在同一平面的困惑,还加入了法线实现三线共面的直观展示。把教具放在玻璃板上,便于旋转,能多角度观察。下一步准备在底部安装转盘,转动更方便。法线这里采用铁丝,可沿横向凹槽移动,用两颗螺丝加弹簧使其稳定。下一步,准备用一块强力磁铁焊接铁丝,用另一块强力磁铁将其吸在教具的顶部的面板上作为法线,移动一块强力磁铁,就能移动铁丝的位置。既增加了密闭性使烟雾更稳定持久,也增加了法线的可调节范围,还能在转动时使铁丝不易晃动。3.镜面反射与漫反射的放大立体呈现。书上是同一平面没有立体感,这里用多块平面镜多角度搭在橡皮泥上,模拟粗糙
4、面反射,两区域紧连着一起,可动态展示,对比,有空间感。强激光对人体有害,能点燃可燃物,所以对镜面摆放和入射的角度有要求,使其反射光对着屋顶、墙面,绝不能照射到人或者长时间照射可燃物。平行光激光夹的使用,可轻易的实现单手发出平行光。4.精准的光路可逆。光路可逆能多角度观察,加深对光路可逆的理解。手持激光灯模拟光路可逆,易晃动光线,不可能实现精准的光路可逆。激光夹能随意调整角度,不晃动,易实现稳定精准的光路可逆。*5.多角度呈现光在固、液、气中的直线传播。*6.光在不均匀介质中改变光路。*7.多角度呈现折射现象。*8.多角度呈现折射现象中光路可逆。*9.其它光学实验呈现光路。四、实验原理1.光的反
5、射。原理:光的反射现象。光在两种介质的界面上改变传播方向,并返回原有介质中的现象叫光的反射现象。利用密闭的空间中悬浮微米级颗粒,光在颗粒物表面反射,使光线可见稳定持久。 2.三线共面。反射光线、入射光线法线在同一平面内。在转动教具时,用单眼观察,发现三线慢慢的重合了,推理得出三线共面。3.漫反射与镜面反射。因为反射面粗糙,所以用平行光线入射,产生非平行的反射光线。因为反射面光滑,所以用平行光线入射,产生平行的反射光线。4.光路可逆。在光的反射中光路是可逆的。五、实验教学目标(一)知识与技能1.知道光的反射现象,理解光的反射定律。2.知道在光的反射现象中光路是可逆的。3.认识漫反射与镜面反射,并
6、能解释生活中简单现象。(二)过程与方法经历探究光的反射定律,感受“问题、猜想、设计、实验、结论”的科学方法。(三)情感态度与价值观经过探究实验,培养学生对自然和科学技术的兴趣,形成合作交流、实事求是的科学态度。通过观察光的反射和光路可逆,体会物理中对称美。联系生活,知道事物具有两面性。六、实验教学内容目标:便于描述光的反射现象,理解入射光线、反射光线和入射点的概念。直接观察反射光线、入射光线法线在同一平面内。观察立体空间中的漫反射与镜面反射现象,并观察两种反射面的区别。多角度观察精准的光路可逆。七、实验教学过程(一)新课引入观看电影“赤壁”中“回光阵”的片段,引出光的反射现象。(二)新课教学1
7、、光的反射现象(1)学生活动1:模拟情境“回光阵”。器材:激光笔、平面镜、有马眼睛的磁性贴纸。每组两人,一人用激光笔,另一人用镜面,调整镜面与入射光的角度后照射到马的眼睛。体会光可以在两种介质的界面上改变传播方向并有一定的规律,描述光的传播路径的变化,但描述不精准。(2)演示实验1:光的反射。三维光路演示器用自制教具呈现光的反射现象,精确描述,总结定义“光的反射现象”和相关光路图的概念。并引发猜想:反射角等于入射角。(3)引出学生所需器材。反射需要平面镜,光源需要激光笔,光线呈现需要平面,量角需要量角器。介绍光具盘、激光夹具有以上器材功能。2、探究光的反射定律学生实验1:激光灯、激光夹、光具盘
8、。实验步骤:确定入射点在零刻度线与镜面的交点。再取任意角度的入射角照射,观察并记录反射角。重复上述步骤,多次测量。入射角反射角结论:演示实验2:反射光线、法线和反射光线模型。三根铁丝、砖形泡沫。步骤:呈现反射角等于入射角的反射光线可能有无数条。反射光线唯一,所以还存在位置方面的规律。演示实验3:教师旋转三维光路演示器,单眼观察特定角度看上去三线重合了,推导出三线在统一平面。反射光线、入射光线和法线在同一平面内。演示实验4:模型展示两条光线在法线共面但同侧。发现和多组实验现象矛盾。、反射光线、入射光线分别位于发现两侧。总结:光的反射定律:光发生反射时,反射光线、入射光线与法线在统一平面内;反射光
9、线和入射光线分别位于法线两侧;3、漫反射与镜面反射学生活动2:完成学习单,利用光的反射定律画出反射光线教师板书演示一个反射光线,学生完成其它的。发现入射光线都是平行的,但是反射光线射向四面八方,不平行。定义这就是漫反射。演示实验5:漫反射与镜面反射。用平行分别光照射粗糙反射面与镜面,观察反射光线的位置变化。粗糙反射面上产生漫反射,平滑反射面上产生镜面反射,都遵循光的反射定律。4.光路可逆学生活动3:通过镜面看对方眼睛同时都能看到对方眼睛,或者同时看不到对方眼睛。可能光路是可逆的。演示实验6:光路可逆多角度观察沿红色的反射光线发出一条绿色的入射光线,绿色的反射光线沿红色的入射光线射出。在光的反射
10、中,光路可逆。(三)应用光的反射在我们的生活中有哪些例子?高楼上玻璃幕墙的光污染。交警的反光服。光的反射在生活中有利有弊,我们要利用所学,趋利避害。(四)小结与布置作业:今天我们学习了哪些内容:光的反射现象、光的反射定律、漫反射与镜面反射、光路可逆。回家作业:见学习活动单背面。八、反思与评价本节课的四个演示实验都由“三维光路演示器”一个器材完成,操作简单、视觉效果明显,便于通过观察实验现象,自主归纳得出相应结论,从而落实本节课的实验教学目标。本节课物理学科的核心素养体现:1.物理观念:光的反射现象中光路是可逆的。2.实验探究:3.科学思维:在探究光的反射定律教学中,经历了模型建构、科学推理和科学论证,发展了学生的科学思维。4.科学态度与责任:在生活中光的反射现象中,理解科学技术社会环境(STSE)的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。
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