探究平面镜改变光传播方向的规律

光的反射定律教学设计案例

传统的设计：

教学目标：掌握光的反射定律

教学模式：边讲边实验

新课程理念下的设计：

教学目标：通过实验探究理解光的反射定律，经历科学探究的过程

教学模式：探究式教学

改进点：

1．探究课题改为探究平面镜改变光传播方向的规律

2．创设情景，引起学生探究的欲望

3．启发引导，帮助学生把模糊的问题逐步明确，最后把问题表述为探究入射角和反射角之间的关系，采用了脚手架策略。使学生体会到引入入射光线、反射光线、法线、入射角和反射角等概念的必要性。

《探究平面镜改变光传播方向的规律》教学片断

北京市石景山区西井中学刘国芬（一）创设情景，引导学生提出能够进行实验探究的问题

一上课，老师打开投影仪，放上投影片，将反光镜竖直放置，合上了开关；同学们一看，就说：老师，投影跑到房顶上了！老师说：如

何将投影投到屏幕上呢？

及亮说：老师把反光镜面向下转一下，就行了。

张龙伟更是急不可待地说：老师，我来做。说话间已将投影调至屏幕上。老师说：非常好，看来同学们都有经验。

王婷说道：我知道，因为光是沿直线传播的，所以开始投影投到房顶上去了。后来利用一面镜子就把投影投到屏幕上了，是因为镜子能改变光的传播方向。

郝汉说：潜望镜也是利用平面镜改变光的传播方向的。人在潜水艇中，从海面下通过潜望镜就可以看到海面上的景物。

老师问：利用平面镜来改变光传播的方向，在实际中用途很多。比如，用一个平面镜使太阳光照到竖直的井底，也就是利用镜子来改变光的传播方向，你怎样做到？

及亮说：就用平面镜使太阳光照到井底呗。

王婷说：那怎么用平面镜就使太阳光改变方向射到井底呢？

禹冬说：将平面镜迎着太阳，转动镜子就能使光反射到井底。

郝汉说：那要是必须快速、准确地定位呢？

老师说：所以，要用好“平面镜的改变光传播方向”的特点，就需要探究平面镜究竟是怎样改变光的传播方向的。要科学探究问题，首先要用物理概念准确描述。为了精确描述，我们用入射光线、反射光线表示入射光、反射光传播的路径和方向。

禹冬说：那就咱们探究一下入射光线和反射光线的位置有什么关系吧。

郝汉说：入射光线的方向一变，反射光线的方向就变了。

老师说：到这儿，确实很精确了。但是，要科学探究问题，还必须对要研究的变量进行测量，明确测量什么量，才能确定反射光线方向随入射光线的方向变化的规律。

老师看着若有所思的同学们，接着说：想想数学上是怎样描述方向的。比如，船航海时，怎样确定船的航向呢？

郝汉说：没错，我先画画看，假设AO

OB是反射光线，如图１所示。那么我们如何确定它们的位置呢？

１

禹冬眼急口快，说：AO与镜面有一夹角，OB与镜面也有一夹角，咱们通过实验测一下它们是否相等，不就能确定它们的位置了。

老师说：非常好。

沈扬说：还有没有别的方法啦？

郝汉思索道：能不能作镜面的垂线呢？

禹冬说：没错，两束光线就都跟这垂线有一个夹角了，咱们也能测一下它们是否相等。

老师说：很对。我们通过O点作镜面的垂线，称之为法线，把入射光线与法线的夹角叫入射角，把反射光线与法线的夹角叫反射角。（二）形成假设

苏利说：这样，咱们只要用实验测测，看看反射角是否等于入射角，或是有什么其它关系，不就行了吗？

禹冬说：干脆就假设：光反射时，反射角等于入射角。

王婷说：那做实验，我们用什么器材呢？

老师说：对。接下来，我们该设计一下实验的装置以及实验的步骤了。

（三）设计实验

郝汉说：因为入射光线方向的变化会引起反射光线方向的变化，所以，应先测入射角，后测反射角。

老师说：对。是入射角的变化引起了反射角的变化，我们把入射角作自变量，反射角作因变量。

沈扬说：测入射角、反射角，要看到光线和法线的位置才行呀！

禹冬说：就用平面板作光屏，使光线呈现在光屏上，再在光屏上画出法线来，就容易测出入射角、反射角了。

郝汉说：还要让光屏与平面镜垂直，这样才能既看到光线，又可使光入射到镜面上。

禹冬说：最好还要让光屏的一部分能转动，以便呈现反射光线。

老师说：很好。不过有一点，若用太阳光作光源，改变入射角，就不方便了。

苏利说：那就用激光笔射出的一束光作入射光。

禹冬说：诶，这样就不用移动平面镜和光屏了。干脆就把光屏左半边与平面镜固定住，只要用激光笔控制入射光线的方向，就容易改变

入射角了。

老师说：要科学地实验探究，还必须保证除自变量以外其它变量都不变，才能精确得出反射角与入射角的关系。

沈扬说：那就让整个光屏始终保持与平面镜垂直、固定不动，测一次入射角和对应的反射角，记下来，填入表格中，再测一次变化的入射角和对应的反射角，记下来，填入表格中。

郝汉说：为了便于准确测量，索性把角度事先标在光屏上。只要入射光射到法线与平面镜的交点处，就可直接读取入射角和反射角了。

王婷说：那咱们也要事先设计好表格呀！

苏利说：实验步骤也得事先设计好。

老师说：非常好。最后，还有一个重要方面，那就是安全问题，千万不要用眼睛迎着激光看。

经过讨论，学生确定了实验装置和实验步骤。

以下过程略。