3.2 探究光的反射定律 教学设计二 （沪粤版八年级）

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探究光的反射定律
1．教学目标
◆知识与技能
⑴知道什么是光的反射现象。
⑵理解光的反射定律，能应用反射定律解决一些简单的问题。知道在反射现象中，光路是可逆的。
⑶知道镜面反射和漫反射，并能用来解释一些简单现象。
◆过程与方法
⑷经历实验探究光的反射定律的过程，重点培养学生发现问题和设计实验的能力。
⑸观察日常生活中光的反射现象，通过社会调查或查阅资料了解光的反射在实际中的应用。
◆情感态度与价值观
⑹光的反射定律简洁、对称、和谐，从中领略到物理学中的美。
⑺通过学习光的反射的应用和光污染，认识科学及其相关技术对于社会发展及人类生活的影响，乐于用所学的光学知识解决实际生活中所遇到的问题。
2．教材说明
本节主要内容有：认识光的反射现象，探究光的反射定律，认识镜面反射和漫反射，了解光的反射在实际中的应用。
光的反射现象在日常生活和自然界中普遍存在，学习光的反射定律具有重要的实际意义。从本章的知识体系来看，光的反射定律既是全章的重点，又具有承上启下的作用：上一节研究了光在同一种均匀介质中的传播，本节进一步研究光在两种介质的界面上发生反射的现象和规律，这些知识是学习下一节平面镜和球面镜的基础，研究方法和技能又能迁移到“探究光的折射规律”上去。
本节的编写思路是：首先通过“活动1”中的小实验，让学生感性认识光的反射现象，并从“敲击桌面、光斑颤动”的现象中发现问题：反射光线、入射光线、反射面（镜面）之间有什么关系？激发学生探究的兴趣。然后进一步通过“活动2”，实验探究光的反射定律；得出反射定律后，再学习镜面反射和漫反射，关注与光的反射有关的生活和社会问题。由此可见，新、旧教材的编写视角有着根本的区别：传统教材居高临下，直接给出光的反射现象，安排实验研究光的反射定律；本教材则站在学生的角度，让学生在实验中感知光的反射现象，发现问题，学生饶有兴趣、积极主动地“探究”光的反射定律。另外，关于光反射的应用，本教材注意了与现代科技的联系，这也是与传统教材不同的特点。
本节教学重点：光的反射定律是几何光学中最重要的基本规律之一，是分析有关光的反射问题的主要依据，该规律的探究过程有利于培养学生的探究能力和探索精神，所以光的反射定律及其探究过程是本节教学的重点。
本节教学难点：漫反射和镜面反射的反射光路（教材图3-15和图3-16），难以真实、直观地显现出来让学生观察比较，只能根据一些“现象”分析、想象，学生不容易理解。另外，在利用镜面反射和漫反射解释实际问题时，学生很容易产生错误认识，例如认为镜面反射看起来一定比漫反射亮等。因此，镜面反射和漫反射是本节教学的难点。
3．教学建议
光的反射定律是通过实验总结出来的光学规律，所以教学时要为学生创造更多亲自动手实验的机会。建议本节课在实验室里上，让学生通过“活动1”和“活动2”，在实验中观察、体验，发现问题，展开探究，得出规律。
研究光的反射现象
“活动1”的目的有两个：一是让学生观察体会光的反射现象，感性认识入射光、反射光、反射面；二是让学生从实验中发现问题，激发探究兴趣，即通过“敲击桌面，光斑颤动”，引起学生思考：“反射光的方向跟入射光、镜面，有怎样的关系？”
实验时，用激光笔照射镜面效果较好。为了提高学生的兴趣，可以采用游戏的方法组织学生实验：如两位同学合作，一位同学手持激光笔从不同的角度照向平面镜，另一位同学先猜测反射光的大致位置，再寻找反射光斑；或者一位同学手持手电筒不动，另一位同学手持平面镜并转动镜面，让反射光照亮不同位置的物体；或者利用平面镜，把窗口的太阳光反射照亮教室内某一指定位置，等等。不论哪种实验方法，都要注意让学生多次改变入射光或镜面的角度，反复实验，诱发学生思考，直到学生发现问题：反射光线的方向与入射光线、镜面有什么关系？
实验后，可引导学生围绕以下两个方面展开讨论和交流：
⑴描述光的反射现象（反射过程）。教师根据学生的回答提练：“入射光→反射面→反射光”，明确什么是光的反射现象，同时结合实验和课本图3-13，向学生介绍几个有关的名词：入射光线、反射光线、法线、入射角、反射角。
⑵谈谈活动中发现的问题。如：敲击桌面、光斑颤动，由此提出问题：反射光线与入射光线、镜面，三者之间的位置、角度是否有关？有什么关系？
探究光的反射定律
“活动2”的目的是探究光的反射规律，即探究光的反射现象中：⑴反射光线与入射光线、法线的位置有什么关系？⑵反射角与入射角的大小有什么关系？
“活动2”与“活动1”可谓环环相扣：“活动1”发现问题，“活动2”做深入探究。只要教师引导得当，学生的好奇心和求知欲会积极主动地推动课堂教学步步递进。
关于“活动2”的开展，建议分以下几个环节进行。
⑴猜想
针对学生在“活动1”中提出的问题：“反射光线与入射光线、法线有什么关系”，让学生畅所欲言，提出自己的猜想与假设。
教学实践表明，学生在脑海中虽然有自己的想象，但往往不知如何描述，这时教师可提示学生围绕“三线”的位置分布、角度关系提出猜想。当然学生的猜想只是一种预见，正确与否都没有关系。
有了猜想，学生在设计实验、观察实验时就有了初步的方向，可以减少活动的盲目性。
⑵设计实验
建议先让学生分组讨论自行设计实验，大胆构思实验装置，以培养学生设计实验的能力和创新思维能力。
在学生讨论交流的基础上，让他们利用老师提供的物品，制作实验器材。
材料：“10cm×10cm”左右的硬纸板（或三合板）两块，“5cm×5cm”左右的小块平面镜一块，激光笔一支。
制作：(为了便于说明，教学时可用多媒体动画播放制作过程)用宽胶带将两硬纸板背面拼合粘住，使之可以成折叠状，其中缝即为“法线”。根据小镜片的厚度，在折叠板的下沿中间开一个凹口，使小镜片平放在桌面上时，折叠板恰好直立在镜片上，并且使右半部分可以向后转动，如图3.2-1所示。
该实验最好用激光笔作光源，为使掠射效果明显，可对激光笔稍加改造，具体方法参见本章“课程资源”之“1.激光笔的改制”。
图3.2-1
提倡和鼓励教师、学生围绕探究目的，创造性地研制实验器材，例如本章“教学案例”所设计的实验装置（图26），也能较好地探究光的反射定律，可供参考。
⑶进行实验
学生分组实验。要留足时间，让学生在实验、观察中体验、发现、感悟、交流。
教师观察辅导，提醒学生注意以下几点：
①要保持折叠板与镜面垂直；
②激光笔发出的光一定要照射在镜面与中缝的交点上；
③研究反射角与入射角的关系时，要多次改变入射角的大小，多测几组对应数据，不能仅根据一、两组数据得出结论。
⑷实验结论——光的反射定律
实验后，各组代表汇报交流研究结果，得出光的反射定律。
光的反射定律的内容是：反射光线、入射光线和法线三者在同一平面上，反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角。
结合教材53页的“金钥匙”栏目，对学生进行科学方法教育。可先让学生回顾建立光的反射定律的过程和方法，然后让学生阅读“金钥匙”里的文字。
为巩固落实光的反射定律，可以通过下面的练习，让学生熟悉定律，学习作图。
①互动游戏：把一块平面镜水平放置在讲桌上（反射面朝上），教师拿着手电筒，分别站在讲桌的南、北、西不同方位，让学生猜：当手电筒发出的光斜射到平面镜上时，反射光大体投射在天花板何处？增大或减小入射角，反射光斑的位置如何变化？全体学生说出猜想后，教师再闭合手电筒的开关，进行实验，验证同学们的猜想。
②在图3.2-2中，作出反射光线或入射光线，并标出入射角和反射角的度数。
图3.2-2
⑸反射光路的可逆性
为增强学习本知识点的趣味性，可以把“通过平面镜互看对方眼睛”的小游戏，提前到实验探究光路的可逆性之前，即让学生两人一组，先做从平面镜中相互看到对方眼睛的小实验，根据自己的发现，即只要甲能从镜中看到乙的眼睛，则乙一定能从镜中看到甲的眼睛，让学生尝试画图分析其中的原因。然后利用教材图3-14所示的装置，实验探究反射光路的可逆性：首先使入射光从左侧入射，观察反射光线，然后另拿一只激光笔逆着反射光线的方向射到镜面上，观察反射光路是否可逆；多次改变入射角，重复进行上述实验。
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