初中物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

初中物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)常量（江蘇省淮陰中學(xué)）物理學(xué)科是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在中學(xué)物理教學(xué)中，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情，更能使教學(xué)生動(dòng)、形象。對(duì)于初中物理光學(xué)部分知識(shí)的教學(xué)，做好光學(xué)實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。教學(xué)過(guò)程中通過(guò)觀察日常生活中物理現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，使課堂教學(xué)效果得到比較顯著的提高。下面就初中光學(xué)教學(xué)中對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)做法與大家一起交流。一、色光的混合蘇科版初二物理探究色光的混合時(shí)做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)圖1器材：紅、綠、藍(lán)玻璃紙各一張、三個(gè)手電筒步驟：以三個(gè)手電筒做光源，用紅、綠、藍(lán)玻璃紙蒙在手電筒前可得到紅光、綠光、藍(lán)光，投射到白紙上。調(diào)整角度讓兩種或三種色光進(jìn)行混合，如圖1所示觀察混合后色光的顏色。圖1缺點(diǎn)：不同的手電筒產(chǎn)生的光在亮度、飽和度等方面存在差異，這樣就會(huì)影響到效果。還有玻璃片的顏色是否純正也會(huì)影響觀察到的效果。而且三種色光混合后得到白光很不理想。因此我對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)。改進(jìn)方法一：改進(jìn)器材：投影儀、2個(gè)平面鏡實(shí)驗(yàn)步驟：1、利用PPT,如圖2所示在投影屏幕上打出紅綠藍(lán)三種色光的光帶。2、若需要兩種色光的混合,例如：紅光和藍(lán)光混合,可利用平面鏡將藍(lán)色光帶的藍(lán)光反射到屏幕上的紅色光帶處。圖23、若需要三種顏色的色光混合,可利用兩面平面鏡將其中兩種顏色的光反射到剩下一種顏色的光帶上面。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)器材容易獲取，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單方便，并且能看出混合后得到新的色光。缺點(diǎn)：雖然利用投影儀能得到較為純正的三原色，但是經(jīng)過(guò)平面鏡反射后，光在亮度、飽和度等方面存在差異，會(huì)在一定程度上影響實(shí)驗(yàn)的效果。改進(jìn)方法二：改進(jìn)器材：電腦多媒體中“顏色自定義”功能實(shí)驗(yàn)步驟：打開(kāi)windows附件的畫(huà)圖板，“顏色"f“編輯顏色”f“規(guī)定自定義顏色”就會(huì)看到如圖3所示界面:在“編輯顏色”右下角有紅、綠、藍(lán)及相應(yīng)的參數(shù)，在里面輸入不同的參數(shù)時(shí)（0?255）,“顏色I(xiàn)純色”框內(nèi)會(huì)顯示相應(yīng)的顏色。優(yōu)點(diǎn)：1、能實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三種色光按不同比例混合得到所有色光，對(duì)光的三原色給出圓滿(mǎn)的解釋。2、能準(zhǔn)確的界定混合后的色光的顏色。二、光的反射蘇科版初二物理探究光的反射定律時(shí)，做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：步驟：將一束手電筒或激光筆的光照射到平面鏡上，用光屏接受到光斑，改變?nèi)肷涔馐丈涞狡矫骁R的角度，觀察光斑位置的變化。缺點(diǎn)：1、手電筒或者激光器發(fā)出的光從空氣射到平面鏡上的光路及反射的光路不能被學(xué)生直接觀測(cè)到。2、再用一個(gè)光屏去接受光斑，學(xué)生不能單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn)。3、接受到的光斑具有一定的大小，在測(cè)量入射角和反射角時(shí)難度較大。該實(shí)驗(yàn)的效果不佳，且費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，不易控制。因此能否在實(shí)驗(yàn)中明顯的觀察到光路，準(zhǔn)確的測(cè)量出反射角和入射角，減少學(xué)生實(shí)驗(yàn)的難度，減少時(shí)間的耗費(fèi)便是要解決的問(wèn)題。受本章第三節(jié)在空氣中看見(jiàn)光沿直線(xiàn)傳播的實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，大部分顯示光路的改進(jìn)都是在一個(gè)透明魚(yú)缸中點(diǎn)燃煙霧，通過(guò)煙霧來(lái)演示光傳播的路徑，完成光的反射實(shí)驗(yàn)。這樣的改進(jìn)雖然看似操作簡(jiǎn)單，但是無(wú)論是魚(yú)缸還是大量煙霧的獲取都較為困難，并且對(duì)周?chē)沫h(huán)境還有一定的要求。

所以從生活中直接獲取簡(jiǎn)單的材料，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的直觀性，使實(shí)驗(yàn)容易完成，學(xué)生能通過(guò)自主的探究獲得結(jié)論的實(shí)驗(yàn)便是光的反射探究實(shí)驗(yàn)的一個(gè)研究方向我對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)。改進(jìn)方法一：改進(jìn)器材：1、光源的改進(jìn)：紅色激光筆，直徑約為0.5cm的玻璃細(xì)棒（細(xì)攪拌棒可代替）2、量角器的改進(jìn)：放大打印一個(gè)量角器的圖紙，薄泡沫塑料板制作步驟：圖41、在玻璃細(xì)棒上截取一段2?3cm的長(zhǎng)度。如圖4所示，用透明膠帶將玻璃細(xì)棒橫向固定在紅色激光筆的筆頭處。使用時(shí)照射出線(xiàn)光源效果如圖5所示。圖42、量角器的放大圖紙貼于泡沫圖6板上合適的位置，如圖6所示圖6制造一個(gè)巨型量角器。3、將激光筆發(fā)出的線(xiàn)光源照射到平面鏡上，不斷改變?nèi)肷涔饩€(xiàn)射到平面鏡上的角度，同時(shí)圖5觀察反射角的變化。優(yōu)點(diǎn)：1、制造出線(xiàn)光源，無(wú)需輔助的煙霧等，就可以在光屏上看見(jiàn)清晰的入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)。2、選擇較細(xì)的玻璃棒，所制造的線(xiàn)光源也較細(xì)，容易讀出入射角和反射角，使實(shí)驗(yàn)的誤差減小。3、激光筆本身的亮度就較高，得到的線(xiàn)光源亮度也較高，因此對(duì)周?chē)h(huán)境的要求，比未改進(jìn)前大大降低。4、從原先的小量角器改成自制大量角器，實(shí)驗(yàn)的可觀看性更強(qiáng)，即使是坐在后排的學(xué)生，也能清晰的看見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的效果，大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的直觀性。5、實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單，從生活中獲取十分容易，學(xué)生自己便能通過(guò)自主的探究獲得結(jié)論。

缺點(diǎn)：利用該套器材繼續(xù)研究入射光線(xiàn)、反射光線(xiàn)、法線(xiàn)在同一平面時(shí)，出現(xiàn)了這樣一個(gè)問(wèn)題：長(zhǎng)期以來(lái)，在我們多次實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中都是定向思維，只將紙板向圖7后彎折，紙板上的反射光線(xiàn)確實(shí)消失。但是如果向前彎折，結(jié)果并不是和我們想象中一樣。無(wú)論是點(diǎn)光源線(xiàn)光源，由于操作存在一定的誤差，如圖7所示法線(xiàn)右側(cè)的紙板上依然能看見(jiàn)紅色的反射光線(xiàn)，造成了反射光線(xiàn)并未消失的錯(cuò)誤結(jié)論。因此我對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了再次改進(jìn)：改進(jìn)方法二：改進(jìn)器材：白色羊毛線(xiàn)，重物，紅色激光筆，自制鐵絲圈，鐵架臺(tái)，平面鏡圖7制作步驟：圖81、羊毛線(xiàn)的一端懸掛重物，繞過(guò)鐵架臺(tái)支架上的A圖8點(diǎn)后被自制鐵絲圈緊壓在平面鏡上。2、羊毛線(xiàn)的另一端用手拉著，可繞0點(diǎn)自由旋轉(zhuǎn)。3、當(dāng)激光筆頭緊貼A點(diǎn)沿AO方向射向鏡面時(shí)，白色羊毛線(xiàn)“變成了”紅色。4、轉(zhuǎn)動(dòng)0B,當(dāng)0B也“變成”紅色時(shí)，0B所在位置便是反射光線(xiàn)的位置。5、前后移動(dòng)手里拿的毛線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)只有在入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)都在垂直于鏡子的面上時(shí)，毛線(xiàn)上才能有紅色的反射光線(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：1、該裝置解決了紙板向前彎折會(huì)出現(xiàn)反射光線(xiàn)，得出錯(cuò)誤結(jié)論的問(wèn)題2、鍛煉并提高了學(xué)生在立體空間內(nèi)思維的能力。3、學(xué)生利用此套改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置可同時(shí)用于驗(yàn)證反射光線(xiàn)、入射光線(xiàn)、法線(xiàn)三線(xiàn)共面，反射角等于入射角，反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)分居法線(xiàn)兩側(cè)。一套實(shí)驗(yàn)器材完成整個(gè)光的反射實(shí)驗(yàn)。三、探究凸透鏡成像規(guī)律在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，我們常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作如下器材：蠟燭、凸透鏡、光屏、直尺步驟：測(cè)量凸透鏡焦距。組裝并調(diào)整器材，使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上。不斷改變物距和像距，在光屏上成不同的像。缺點(diǎn)：1、由于燭焰自身沿透鏡主軸方向有一定的厚度，測(cè)定的物距不是唯一的，這會(huì)給確定像的位置帶來(lái)困難，從而使得測(cè)量數(shù)據(jù)誤差較大。2、由于蠟燭在燃燒的過(guò)程中不斷變短，因此燃燒一段時(shí)間后就不能使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心和光屏中心在同一高度上，從而在光屏上找不到像的位置時(shí)就必須重新調(diào)整蠟燭的高度。3、燭焰易晃動(dòng)且大小不穩(wěn)定，從而對(duì)光屏上像的清晰度產(chǎn)生影響而不便觀察。4、由于此實(shí)驗(yàn)要在光線(xiàn)暗的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，空氣流通不暢，蠟燭在燃燒時(shí)發(fā)出濃烈的氣味并使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)二氧化碳濃度增加，使學(xué)生感覺(jué)不適。5、在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中蠟燭不易固定，如果不慎還容易引起火災(zāi)，存在安全隱患。由于以上因素，我利用如下器材制成的光源來(lái)替代本實(shí)驗(yàn)中的蠟燭作為光源:改進(jìn)器材：圓形手電筒、黑色卡紙、不透明塑料板、雙面膠制作步驟：1、不透明塑料板剪成一塊和手電筒燈頭處一樣大的圓形。2、在做好的圓形紙板上用小刀裁剪出一個(gè)盡可能大的鏤空的字母“F”，如圖9所示。3、將剪好的塑料板，用雙面膠貼在手電筒上，電源一開(kāi)就變成一個(gè)“F”型光源。4、用黑色卡紙，做成一個(gè)擔(dān)架狀的盒子，可將手電筒支撐起一定的高度，保證“F”型光源中心和凸透鏡的光心在同一高度。優(yōu)點(diǎn)：1、由于該光源（“F”形擋光板）的自身厚度很薄，物距更容易確定，可以避免使用蠟燭時(shí)物距不是唯一的值而給確定像的位置帶來(lái)的困難，使所測(cè)數(shù)據(jù)誤差更小。2、在本學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，該光源不會(huì)受風(fēng)的影響而晃動(dòng)或改變大小，因而避免了由于蠟燭燃燒變短、燭焰晃動(dòng)等因素給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的不利影響，使光屏上所形成的像更加清晰、穩(wěn)定，從而減小了實(shí)驗(yàn)誤差。3、使用蠟燭時(shí)，燭焰所成的像可以使學(xué)生非常直觀地得出蠟燭成上下倒立的實(shí)像，但卻不能觀察所成的像也是左右顛倒的特點(diǎn)。由于該光源為F形，從光屏上所成的像可以直觀地觀察到，像的左右也是顛倒的，這樣在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中就能糾正學(xué)生那種片面地認(rèn)識(shí)，即凸透鏡成實(shí)像時(shí)只是上下顛倒的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。這是使用蠟燭作為光源時(shí)不能直接觀察到的。4、該光源還具有安全可靠、可重復(fù)使用的特點(diǎn)。5、該實(shí)驗(yàn)器材也可由學(xué)生自己制作完成，這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手習(xí)慣和動(dòng)手制作能力，還培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)