初中物理《光的折射》实验改进

《光的折射》是苏科版初中物理教材八年级上册内容，是在初步探究光现象之后的延伸和拓展。本节课教学目标有两个：（1）通过实验探究，了解光的折射现象及特点，能辨别折射现象，能用光的折射特点解释生活和自然界的一些光现象。（2）通过对有关光的折射现象的观察、猜测、检验、联想等活动，使学生感悟科学研究的方法。因此本节课的重点是通过实验来探究光的折射特点，难点是折射角和入射角的大小关系。

实验教学的成败决定着能否顺利完成本节课的教学目标。去年我参加了徐州市物理优质课评比，课题就是《光的折射》，我对这节课的实验进行了精心设计和改进，实验现象和效果很明显。

学生通过分组实验自主探究学习，顺利掌握了光的折射特点，我也因此获得了一等奖的好成绩，现将我的实验设计与大家分享。

一、表演小魔术引入课题

课题的引入对于新课教学尤为重要，引入得当可以激发学生的学习热情和求知欲，本节课如何引入才能够既吸引学生的眼球又能切入课题呢？我搜集了大量光的折射小实验，最后决定通过一个小魔术来引入。实验是这样设计的：在实物投影仪上放上一个空碗，在碗里放了一枚一元硬币，调节好碗的角度，让学生在大屏幕上刚好看到碗里的硬币，然后缓慢地往碗里加水，水加到一定程度，大家发现碗里的硬币不见了。抓住这个契机引导学生思考硬币去哪里了，然后向学生解释这跟光的折射有关，通过本节课的学习你们将知道硬币不见的奥秘，这样抓住了学生的好奇很好地引入了课题。

二、改进“初识光的折射现象”分组实验

教材设计了这样一个实验：在水槽底部O点处做一个标记，将一束激光射至O点，形成一个光斑，如下图1所示。然后向水槽中注水，注意观察水槽底部光斑的位置是否发生变化。

按照课本图示1实验，用手拿着激光灯，激光灯的倾斜角度不好控制，往水槽里加水时，这时手如果发生晃动，光斑位置就会随之移动，这将影响学生观察加水前后光斑的移动。所以激光灯的位置和倾斜角度应该固定不变，如何固定好激光灯的位置呢？我把实验做了改进，用一个小夹子夹住激光灯，然后倾斜放在水槽旁，这样加水前后不用担心激光灯位置和倾斜角度变化了。

另外水槽是塑料材质的，在水槽底部O点不好做标记，用笔不容易在透明塑料上画出痕迹，即使做出标记，由于水槽透明，激光射到水槽底部，光斑也不清楚。为了解决这个问题，我和教研组的同事反复实验，用一张小白纸解决了问题，先准备好和水槽底部一样大小的白纸，再把白纸贴到水槽的底部，这样很容易用笔在白纸上做标记，加水前后，激光灯射出的红光投射在白纸上会发生漫反射，因此光斑十分清楚。通过这两项改进，光斑在水中的移动轨迹非常明显。改进后的实验装置如图2所示。

三、通过实验作图法探究折射角和入射角的大小关系

在光的反射规律学习中，大家已经知道反射角和入射角大小相等，那么在折射时，折射角和入射角大小有什么关系呢？直接观察光从空气斜射入水或玻璃中，不容易比较折射角和入射角的大小关系，如果能够画出光从空气斜射入玻璃砖以及从玻璃砖再射入空气的光路图，那么就很容易比较折射角和入射角的大小关系了，实验设计如图3所示。

设计分组实验时给每组准备一块玻璃砖、分光器、激光灯、固定分光器的底座、白纸。在白纸上先画好方格，玻璃砖可以刚好放在方格中，实验过程中玻璃砖不能移动离开方格，玻璃砖移动会影响实验效果，所以画出方格是实验的一点小小改进。让一束激光经分光器斜射入玻璃砖，可以看到光在玻璃砖中发生折射，又从玻璃砖斜射入空气，红色的光路投射在白纸上十分清晰，激光灯前加一个分光器也是一个小的改进。

根据两点可以确定一条直线，我们用笔描出光从空气斜射入玻璃砖的入射点O和入射光线上任意一点A，这样就可以确定入射光线AO了。同样道理，用笔点出光从玻璃砖射入空气的入射点O′和空气中折射光线上任意一点B，这样就可以确定空气中的折射光线O′B了。然后移走玻璃砖连接两个入射点O、O′，OO′就是光在玻璃砖中的光线。接着分别画出法线MN、M′N′，标出入射角和折射角。最后通过分析比较折射角和入射角的大小关系，就可以总结出光从空气射入其他透明物质，折射光线偏向法线；光从其他透明物质射入空气，折射光线偏离法线。如图4所示。通过该分组实验，学生还可以观察到入射光线、折射光线分居在法线两侧，也可以继续探究当入射角增大时，折射角将如何变化。这样教学重难点很容易就被突破了，学生通过自主探究完成了教学目标，同时培养了他们的动手能力、科学探究能力以及小组团结协作能力。

物理是一门以实验为基础的学科，离开物理实验，物理教学将无法开展，实验现象是否明显直接影响着教学效果。课堂演示实验和分组实验设计就显得尤为重要，简单易操作且实验现象明显的实验会让课堂教学变得十分轻松。作为一线物理教师，课前精心设计改进实验、自制实验器材已成为我们每天面临的课题，因此在平时的教研活动中，我们应该把更多的精力集中在实验设计和改进上，力争让每个学生分组实验可操作性更强、结论更清晰，教师演示实验可见度更高、现象更明显，真正打造优质高效的物理课堂。