袁超

摘 要：傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著諸多問題，這些問題阻礙著學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)?，F(xiàn)在新課標(biāo)對(duì)于初中物理教師提出了更高的要求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)該注重提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，從根本上提高物理教學(xué)質(zhì)量。本文通過《光的折射》教學(xué)案例對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教具的自制與改進(jìn)措施進(jìn)行探討，為當(dāng)前的初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：光的折射；自制教具；初中物理；創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

根據(jù)初中物理學(xué)科特點(diǎn)，許多物理知識(shí)和物理規(guī)律必須通過實(shí)驗(yàn)才能說明清楚，實(shí)驗(yàn)在物理課堂中占有舉足輕重的地位。而且在新課程改革的背景下，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師不僅應(yīng)該傳授給學(xué)生豐富的知識(shí)，更應(yīng)該通過實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。因此，需要教師對(duì)于傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自制和改進(jìn)，通過教師的創(chuàng)新，推動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)新。本文結(jié)合《光的折射》案例中的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新進(jìn)行了探討。

1 探究“三線共面”問題

在研究折射光線、入射光線、法線三線在同一平面內(nèi)的問題上時(shí)，上海科技出版社教材中的方法是將（如圖1所示）教具的光屏右半部向后折，在右半光屏上就看不到折射光了。從而就說明折射光線、入射光線、法線三線在同一平面內(nèi)，筆者認(rèn)為這樣研究不夠嚴(yán)密。因?yàn)楫?dāng)右半部光屏向后折時(shí)，承接不到折射光線，只能說明沒有折射光射向光屏的后方，但光屏的前方呢？所以為了提高實(shí)驗(yàn)研究的嚴(yán)密性，也應(yīng)將光屏的右半部向前方折起。觀察不到折射光，才能說明折射光線還是在原本的光屏平面上，即與入射光線、法線在同一平面內(nèi)。

但是在實(shí)際操作中，為了提高實(shí)驗(yàn)的操作性和可視性，我們都是使用線光源來完成本實(shí)驗(yàn)，這時(shí)如果將光屏向前折，依然可以看到折射光線。所以最后筆者自制了如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（1）實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖

如圖2、3所示

（2）實(shí)驗(yàn)裝置說明

此裝置可以用來研究光折射時(shí)三線共面的問題。由兩部分組成：一部分是圓柱形容器，下半部裝有水（水中加幾滴牛奶）上半部是空氣（添加些煙霧）。另一部分是一個(gè)長(zhǎng)方形框架，分別在其上方和下方分別裝有兩個(gè)激光筆（點(diǎn)光源），而且這兩根激光筆可以在框架平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且無論怎么旋轉(zhuǎn)，其激光都會(huì)射向?qū)γ婵蚣?，即光斑總是落在框架的中線上。

將框架固定在容器上，點(diǎn)亮上方的激光筆，我們能觀察到入射光從空氣斜射入水中，激光經(jīng)過水后，光斑還是落在框架的中線上，即可以說明入射光線和折射光線在同一平面內(nèi)。

（3）幾點(diǎn)說明

①激光頭可以旋轉(zhuǎn)，從不同角度入射。多次試驗(yàn)，總結(jié)出一般規(guī)律。

②下方的激光筆可以做從水中射向空氣的試驗(yàn)。

③牛奶和煙霧添加適量就可，不要過多。

2 探究“兩角關(guān)系”“光路可逆”問題

（1）試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖： 如圖4所示

（2）試驗(yàn)裝置說明

可以用來研究光折射時(shí)兩角的大小關(guān)系，以及光路可逆規(guī)律。平底燒瓶中裝有水（水中滴加幾滴牛奶），瓶的兩側(cè)印有角度（用來讀出入射角和折射角）。瓶中掛有個(gè)重垂線，相當(dāng)于法線。

（3）使用方法

①先用香在瓶中添加煙霧

②讓一束激光分別從瓶上方不同角度處對(duì)重垂線與水面的交點(diǎn)入射，觀察折射角的大小。

③改變激光筆的位置。讓激光分別從瓶下方不同角度處對(duì)準(zhǔn)重垂線與水面的交點(diǎn)入射，觀察折射角的大小。

④讓另一根激光筆逆著折射光線入射回去，觀察兩條激光是否可以重合。（為了驗(yàn)證光在折射時(shí)光路可逆）

（4）幾點(diǎn)說明

①重垂線下方的重物在選材方面，質(zhì)量要大而體積要盡量小，筆者選擇的是鉛彈。

②在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，前后兩名同學(xué)為一組。這樣實(shí)驗(yàn)的可視性更好。

③煙霧和牛奶不宜加過多，不然會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。

④實(shí)驗(yàn)時(shí)，要提醒學(xué)生不能將激光筆對(duì)準(zhǔn)同學(xué)的眼睛。

3 拓展應(yīng)用：生活中的小發(fā)明

據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道，一位巴西機(jī)修工發(fā)明了一種利用太陽(yáng)光為房屋內(nèi)照明的辦法：他在屋頂?shù)耐咂香@一個(gè)孔，把裝滿水的塑料瓶卡進(jìn)孔里，再用膠水固定牢固防止屋頂漏水（如圖5所示）。裝滿水的塑料瓶依靠對(duì)日光的折射，照明功率相當(dāng)于40到60瓦的燈泡。

在物理課堂上展示實(shí)物，并用（如圖6所示）裝置模擬“水瓶燈”的發(fā)光效果，讓學(xué)生感受水瓶燈的亮度情況。

幾點(diǎn)說明

①箱內(nèi)燈泡功率要大些，筆者是用浴霸的燈泡。

②先是讓學(xué)生觀察沒有插入水瓶燈時(shí)的亮暗情況，然后插入水瓶燈后再觀察，形成對(duì)比。

4 學(xué)以致用

在課堂上先播放一段“一休哥”的動(dòng)畫片，其中講述了一個(gè)花瓶底部藏有寶物，但從瓶口又看不到底部寶物，思考如何不打碎花瓶，看到寶物。

看完動(dòng)畫片，讓學(xué)生觀察桌上的自制“花瓶”（這些“花瓶”是上一屆學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐們用礦泉水瓶制作的，并在瓶?jī)?nèi)的底部留有字條，如圖7），然后讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手，最終看清瓶底的字條。

最后，布置學(xué)生在課后制作一個(gè)類似的“花瓶”，并在瓶底給下一屆同學(xué)留下驚喜。從而不僅復(fù)習(xí)了課堂所學(xué)，還鍛煉了同學(xué)們的動(dòng)手能力。

其實(shí)，在物理中的許多課程都跟《光的折射》一樣，可以有很多利用自制教具的切合點(diǎn)。所以作為物理教師應(yīng)該作生活的有心人，勤動(dòng)手，真正的將自制教具工作落到實(shí)處。