中国现代教育装备
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 实验室建设  
反射定律演示仪
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2022-7-26 10:01:29
  [导读]反射定律是初中物理光学教学中的重要教学内容,应通过实验让学生在探究活动中发现物理规律,但现有的配套实验器材陈旧,实验中呈现的光路固化,不具备足够的开放性,无法为学生提供良好的空间体验感,也不能满足规律教学中培养学生探究能力的需求。通过自制实验教具,用真实场景建构模型,帮助学生完成空间与平面的转换,能满足学生运用实验器材进行实践操作的需求。

  人教版《物理(八年级上册)》第4章第2节《光的反射》一课中要求学生在建立法线概念的同时,完成光的反射定律探究实验。但本课教学通常存在几个问题:一是以平面作图代替光线空间位置演变;二是简单随意地根据轴对称现象引入法线概念;三是用验证实验代替探究实验。每次都在纸上或黑板上画反射光路图,会使学生缺乏平面与空间的转换意识,虽能建立“三线共面”(入射光线、反射光线、法线)的认识,但对具体是哪个面的认知却很僵化,导致后续实验探究变得形同虚设。基于以上问题,笔者设计了一款反射定律演示仪(简称演示仪),可以有效完成引课,让学生建立法线概念的过程水到渠成,同时帮助学生完成从空间到平面认识的过渡,且方便学生分组操作完成两角关系的探究,在观察丰富且直观现象的基础上自然地形成概念认知,建立问题意识,同时经历思维跃迁和探寻物理规律的过程。

  一、演示仪第一部分安装介绍

  二、演示仪第二部分安装介绍

  三、应用演示仪与常规教学的效果对比

  四、结语

  1.实验器材的优点

  第一,借助激光笔可以围绕平面镜转动的特点,可让学生试着当“神枪手”,在趣味小游戏中完成“寻找反射光线”的主题引入,生动且具挑战性,能迅速激发学生的探究兴趣。

  第二,实验演示仪简单直观,能通过转动圆盘,展现反射光线随入射光线空间位置的改变而变化的现象,引导学生理解每个平面和平面镜垂直的关系,实验现象更加清晰,能帮助学生建立丰富的体验,体现现象规律的本质,使学生更容易建立对法线概念的理解。

  第三,通过白板呈现光的路径,并改变安插白板的位置,可实现对“三线共面”的验证。

  第四,借助白板上的刻度盘可完成“反射角与入射角相等” 的验证,同时还能满足学生探究反射现象中光路的可逆性的实验需求。

  2.实验的外部条件

  在比较暗的环境中进行实验,效果更明显。

  3.演示仪存在的不足

  实验中白板的制作工艺不够完善,存在光线变形问题。

  4.演示仪的改进

  后期,笔者将继续升级改进演示仪,包括:对实验中元器件的加工应当更加精细一些;应寻找更轻便且不易变形的材料替代不锈钢白板,并直接通过凹槽固定,而不以安装磁铁吸附,以便让激光笔能自行转动,实现在白板上呈现完整的反射光路,从而使整个装置操作起来更加简便,学生的空间体验感更好,使教学效果更显著。

覃凌 李宇炜 北京师范大学附属实验中学


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