探究光沿直线传播实验教学设计

探究光沿直线传播实验

辽宁省营口市第一中学关舒

物理是一门以实验为基础的学科，注重培养学生的科学素养和创新能力，为此在课堂上我会利用一些自制的教具来辅助教学。这个实验箱就是其一，今天我要用它来说一说探究光沿直线传播这一实验。

一、使用教材

本实验是新人教版八年级《物理》第四章《光现象》第一节中的内容，是几何光学的基础，又是研究光的反射、折射现象的必备知识。

二、实验器材

光学实验箱（见图1）、影像一体仪（见图2）、模拟日食器材（见图3）、学生自制小孔成像的简易装置。

图1图2图3

三、实验创新点

（一）自制的光学实验箱

1.可以应用于整个初中光学内容的教学，其中包括探究光的直线传播、光的反射定律、镜面反射、漫反射、光的折射定律、三棱镜对光的作用，光透过玻璃砖的错位现象以及透镜对光的会聚、发散作用。

2.本节教学中，在教材实验的基础上补充了光在固体（蜡）、空气中直线传播的演示实验。

3.自行补充设计了光从空气射入水再射入蜡中的实验、光在不均匀糖水中传播的实验用以突破学生对光沿直线传播条件“同种、均匀介质”理解不透彻的难点。

（二）小孔成像实验改进（影、像一体仪）：1.光源改进：教材中使用的是烛焰，其亮度低，成像不清晰，现将其更换成红、蓝两个颜

色的强光二极管，使得成像清晰且容易分辨像是倒立的。

2.光屏改进：教材中器材只能进行分组实验，在教师演示讲解时光屏太小，不能实现全班学生一起观察，现加装了摄像头，可将现象同步在大屏幕上。

3.功能改进：可以探究成像形状与小孔形状的关系；可以探究成像大小与物到孔距离和光屏到孔距离的关系；可以演示对比小孔成像、大孔成影的现象。

四、实验原理

光的直线传播、光的反射、光的折射

五、实验教学目标

（一）学生根据实验能自主分析出光的直线传播规律并应用其解释现象。

（二）通过实验教学，培养学生热爱生活更热爱物理科学。

六、实验教学内容

（一）探究光在固体（蜡）、液体（水）、空气中的直线传播（二）探究光在不同种介质中的传播（光从空气斜射入水再射入固体蜡）（三）探究光在不均匀介质中的传播（光在不均匀糖水中传播）

（四）学生分组实验：模拟日食现象

（五）用影、像一体仪探究小孔成像

（六）光学实验箱应用的拓展实验

七、实验教学过程

（一）创设情景，引入新课

用“坐井观天“的故事引入新课：我们能看见天空是因为有光进入眼睛，但为什么小鸟和小青蛙眼中的天空大小不一样呢？光是怎么样传播的呢？用儿时的经典故事把学生的注意力立即集中到课堂上来，并激起了求知欲。

（二）实验探究物理规律

根据教材中图片不难说出光沿直线传播，但有些学生会质疑：大多数情况都看不见光束，怎么知道是直线传播？而且教材中只设计了光在水中传播的实验，对此我加以改进：为了显示光路，“实验箱”底部注入了淡蓝色的蜡，水中加入牛奶，空气中放入烟雾，请看（见图4）：现象清晰、全面。学生可得出光沿直线传播。

图4图5图6对于直线传播的条件，教材中采取了直接给出的方式，其实学生对“同种、均匀介质”这一条件还只停留在字面上的理解，缺乏感性认识。为了突破这一难点，我设计以下实验，请看（见图5）：光在空气、水、透明固体中的路径都是直线，但在两种介质的交界面上发生了偏折，由此直观得出：光在同种介质中沿直线传播。这个偏折现象呢也为后面光的折射学习埋下了伏笔。

对于“均匀“这一条件我采用“对比法”教学。我自制了不均匀的糖水，请看（见图6）：光在不均匀的液体中光路弯曲了，搅动均匀后会怎么样呢？变成了直线。通过前后现象的对比、思维的碰撞，学生对“均匀”这一条件有了透彻的认识。

（三）学以致用

“学以致用”是我们教学的主题，可以让学生体会到物理不仅来源于生活，更是应用于生活。为了活跃气氛，我让学生选派代表做各种各样的手影，通过这一活动也向祖国的年青一代宣扬“皮影戏”这一传统文化，体现了情感、态度、价值观的教育。

有了对影子成因的认识，学生可用准备好的装置来模拟日食现象（见图7）。在这一活动中学生不仅学生体验了动手实验的乐趣，同时也发现科学并不神秘，科学就在你我身边。

小孔成像实验，教材是这样设计的，课堂教学中我让学生分组做该实验，在这一过程中发现一个问题：该装置虽然简单，易于操作，但烛焰亮度低成像很不清晰，对此我加以改进：将火焰更换成红、蓝两个颜色的强光二极管，演示时由于光屏小，不能让全班学生一起观察，所以我加装了摄像头，把现象同步在大屏幕上，请看（见图8）：咱们把像和发光体对比一下，倒立的像显而易见。再配合光路图（见图9）加以分析，就很容易理解为什么小孔成倒像了。

图7图8图9

（四）因材施教、拓展延伸秉承因材施教的原则，我提

出以下问题作为课后思考：

1、为什么叫“小孔”成像呢？大孔会怎么样？

2、小孔的形状改变，成像形状会变吗？

3、小孔成像的大小会变吗？受什么因素影响呢？

为了引导学生课后继续进行实验探究，我的一体仪有以下改进：图101、当小孔变大孔时，请看，不再成像了，而是形成影子，当学生看到这个暗影时（见图

10），立刻豁然开朗，能解释引课中小青蛙眼中的天空为什么这么小了。

2、小孔形状可变，这是小三角孔成的像，现在我将其更换成小圆孔，请看，成像形状没有改变，可以探究成像形状与小孔形状的关系。

3、当物到小孔的距离变近时，像变大了，当光屏到小孔的距离变远时像也变大了，可以探究成像大小与物到孔距离和光屏到孔距离的关系。这是兴趣小组课后实验探究的情景，学生反馈说，有了该装置，对于小孔成像相关知识的理解变得形象、直观了。

图11图12图13（五）实验箱拓展应用

说到这里，我的说课已接近尾声，评委老师可能已经发现，本节课只应用了实验箱的这一部分，那它还有哪些应用呢？请看，可用于探究光的折射规律（见图11），还可演示透镜的对光的会聚（见图12）、发散作用（见图13）、可演示三棱镜对光的作用、光透过玻璃砖的错位现象，我将平行光入射到小平面镜上，请看，镜面反射现象（见图14）直观呈现，当平行光入射到褶皱的锡箔纸上时反射光射向四面八方，这是漫反射（见图15），还可用于光的反射定律教学（见图16），可探究反射角与入射角的关系以及三线是否共面的问题。这个箱子可应用于整个光学内容的教学，使抽象的物理知识形象化，学生非常受益于这种实验教学的模式，所以，日后我将继续改进、完善教具来为教学服务。

图14图15图16

八、实验教学反思与评价

自制的几组教具给学生提供了丰富的实验器材，让他们自己去想，去说，去探究，去发现物理实验反映的物理本质。这个过程使学生们从中掌握了探索物理知识的方法，培养了学生