4.2 光的反射

《光的反射》教学设计
【教学内容和学情分析】
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，知道平面镜成像规律，了解光的反射在实际中的应用。
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。学生对光的反射现象仅有肤浅的感性认识，在经历该规律的探究过程时，则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。
漫反射和镜面反射的反射光路，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，因此，镜面反射和漫反射是本节教学的难点。
【教学目标】
一、知识与技能：
（1）知道什么是光的反射现象。
（2）理解光的反射定律，能应用反射定律解决一些简单的问题。
（3）知道镜面反射和漫反射，并能用来解释一些简单现象。
二、过程与方法：
（1）经历探究“光的反射定律”的过程，用实验的方法获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系。重点培养学生发现问题和设计实验的能力。
（2）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。
三、情感、态度与价值观：
（1）光的反射现象简洁、对称、和谐，从中领略到物理学中的简洁美和对称美。
（2）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。
【教学重点】
光的反射定律，漫反射和镜面反射的特点，平面镜成像特点。
【教学难点】
光的反射在实际中应用——用漫反射和镜面反射解释现象。
【教学方法】
本节课的设计以学生的探究学习为主，让学生自主探究，而教师是课堂活动中的组织者、合作者和引导者。在教学中，依据科学探究的一般方法结合教学内容特点，按“观察现象→建立模型→作出猜想→设计方案→实验探究→归纳总结”的方法展开教学。学生在自主学习基础上，利用模型化抽象为具体，有效突破学习难点。
【教学器材】
激光笔，平面镜20cm×35cm，玻璃板，多媒体计算机，投影仪，泡沫板等。
【教学过程】
一、 引入课题
师：光沿直线传播的条件是什么？
生：光在同一种均匀物质中是直线传播的。
师：光在传播过程中若遇到另一种物质时，又会出现怎样的情况呢？
生（猜想）：反射回来呀。
［小实验1］把玩具激光笔打开，让光斜射到平面镜上。
师：在刚才的实验中，同学们观察到了什么现象？
生：光被平面镜改变了光的传播方向，从而反射到了黑板上，黑板上出现一红色光斑。
［小实验2］利用投影仪将电脑的（本节课件）图像投射到粗糙的屏幕上。
师：同学们为什么能从屏幕上看到图像？
生：投影仪投射出来的光经过屏幕反射，而进入我们的眼睛。
师：以上实验说明，光射到物体表面时，总有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫做光的反射。
师：我本身是不发光的，你们为什么能从不同方向看到我？教室的幕布为什么总是用粗糙的白布来制作？这些问题都跟光的反射有关，大家研究好这节课的知识，这些问题也就迎刃而解了。
［设计意图］设置疑问，激活思维，导入新课。
二、 新知探究
（一）光的反射定律
探究环节一 观察实验、提出问题
1、指导学生阅读课本第一部分内容，结合生活实例，认识光的反射现象，写出光的反射定义。
2、小实验：找反射光的光点
教师将一面大小约为20cm×35cm的平面镜（用铁架台固定），倾斜放置在讲桌上，让两名学生各用一支激光笔（分别从不同角度）照射平面镜，天花板上分别出现了两个晃动的光点。
教师设疑：
（1）激光笔发出的光，是怎样到达天花板的呢？你能描述一下这个过程？
（2）哪个是反射面、哪是入射光、反射光？
（3）天花板上出现了两个光点，你能分清天花板上哪个光点是谁照的吗？
学生思考试解答以上问题，并激发探究兴趣。
［设计意图］学生通过阅读，利用生活经验对光的反射现象有初步的认识和了解。通过小实验引导学生在轻松、愉快的气氛中，进入物理探究情境，激发学习兴趣。为下一步建立模型提供感性认识。
探究环节二 建立模型、作出猜想
1. 活动：寻找反射光线
学生动手制作模型，泡沫塑料的上表面表示反射面，两根竹针（用双面胶粘上箭头表示光的传播方向）分别表示入射光线和反射光线，先把表示入射光线的竹针插在泡沫塑料上，让学生根据观察到的反射现象，在模型中把反射光线表示出来。
2.师引导：我们描述物体运动或静止时通常要选择一个（标准）参照物，类似地，为了准确方便地描述反射光线和入射光线的位置关系，你们能否结合上面的猜想模型也确定一个参照物（标准）呢？
3、学生思考讨论得出：法线在描述反射光线和入射光线的位置关系时就相当于参照物（标准）。
4、学生完成模型：请利用三根竹针分别代表入射光线、反射光线、法线插在在泡沫塑料上，制成一个模型。
5、展示交流小组合作学习成果------制作的光的反射模型以及对光的反射规律的猜想。
学生展示的猜想涉及到两个方面的问题——“三线”的位置关系和“两角”的大小关系。
学生展示的模型，有的“反射光线”与“入射光线”所在的平面与泡沫板的上表面垂直；有的“反射光线”与“入射光线”所在的平面与泡沫板的上表面不垂直；有的反射角和入射角相等；有的反射角和入射角不相等。
［设计意图］光线是存在的，它是物理学中为研究问题的方便而引入的物理模型，加之部分学生空间想象能力不强，并且学生缺乏立体几何的知识，所以关于反射光线与入射光线的空间关系，学生不易把握。可有了这个模型，既能丰富学生的想象，又便于学生描述。类比参照物理解法线的作用，让学生明确“法线”、“入射角”、“反射角”是为了准确描述光现象的需要而引入的，学生易于理解，印象深刻。学生在确定反射光线位置的过程中遇到困难，就会促进学生思考光在反射时可能遵循的规律，作出猜想假设，明确实验目的，确定探究方向。
探究环节三 制定实验计划、设计方案
教师活动：由于学生的探究能力不足，要注意跟踪指导提出以下问题。
（1）要探究光的反射遵循的规律，首先要指导学生确定研究对象——可供研究的一个反射光路。
（2）形成一个完整的反射光路，需要哪些器材？
（3）怎样把看不见的入射光线和反射光线显示出来？
（4）如何比较反射角与入射角的大小关系？
（5）实验时要多次改变入射光的方向、角度进行实验，请设计一个表格，以方便记录入射角和反射角的大小。
［设计意图］通过一系列问题启发引领学生自主设计实验，充分发挥学生的主体地位，培养学生设计实验的能力。
学生活动：
在学生展示的方案（大部分按照课本上的方案）基础上，老师点拨优化探究方案: 在如右图所示，1是平面镜，2是竹针（表示法线，用铁架台固定竹针与镜面垂直），3是激光笔，4和5是细棉线。该实验装置的巧妙之处是用棉线寻找反射光。
［设计意图］通过全班展示交流，各小组利用模型展示小组讨论成果，加深学生对光的反射现象（包括对入射光线、反射光线、法线等概念）的理解。进一步优化探究方案，对各自的探究方案进行修正、补充。对于学生的探究方案，只要学生有所思考有所设计即可，教学的重点应该在于过程和体验。
探究环节四 实验探究光的反射定律
各小组根据优化的探究方案，进行分组实验，收集数据，分析论证得出实验结论。
同一小组的同学密切合作，进行实验。通常，一名学生用激光笔沿着一根棉线照射——这根棉线非常清晰地显示出入射光线，另一名学生牵着另一根棉线，在空间寻找反射光线。当另一根棉线显示出反射光线的位置时，可以用小木板判断反射光线与入射光线和法线是否在同一平面上，用量角器测量入射角和反射角的大小，将数据记入表格。改变入射光线的方向、角度，再做几次。
［设计意图］反射光线的位置是学生用细线“找到”的，而不是直接在光屏上“看到”的，学生真正经历了在空间寻找反射光线位置的探究过程，对“三线共面”这一难点，体验非常深刻，认识比较透彻。
让学生在实验时应多次改变入射光线的方向，看看是否能够总是得到相同的规律，向学生渗透“多次实验可以增加实验结论的可靠性”的意识。
探究环节五 展示交流、探究成果
师组织全班学生交流探究成果，包括实验结论、探究体验，探究过程中的困难、困惑、自己的收获、体会等。
关于“三线”的位置关系，让学生简介实验过程，说出实验结论；关于“两角”的关系，利用实物投影将学生记录的实验数据投在大屏幕上，让学生结合数据分析总结。最后征询其他各组的意见：你们的发现是否都与该结论相同？有没有补充或纠正？有没有新的发现或问题？
师出示学生展示猜想时用的模型：现在你能正确地确定出“反射光线”的位置吗？
学生根据光的反射定律，利用量角器，在模型上插上“反射光线”。让学生到前台展示，并说明是如何确定出“反射光线”位置的。
启发点拨学生：光的反射对称、和谐、简单——这是不是一种美呢？让学生感悟物理学中的简洁美和对称美。
［设计意图］提高学生实验数据处理能力，归纳总结实验、交流评估得出正确结论的能力，同时体验物理学的科学美。
（二）漫反射、镜面反射
探究活动：对漫反射、镜面反射的理解
师引导学生阅读课本相关内容，理解镜面反射和漫反射，写出漫反射和镜面反射的相同与不同。
师指导学生做小实验：全部拉上窗帘，使教室暗下来。把一个小平面镜贴在竖直墙壁上，用一个手电筒垂直照射平面镜，分别从侧面和正对着平面镜的两个方向观察平面镜和墙壁，观察平面镜和墙壁哪一个亮度较大。
学生：展示漫反射、镜面反射的定义相同点和不同点。
师：大屏幕播放录像资料——关于镜面反射和漫反射在实际中应用的许多生活场景（配有画外音）；关于光污染的场景及评述。
学生：列举光的反射在实际中应用的例子；并就城市玻璃幕墙的光污染问题，提出自己的建议和设想。
［设计意图］采用这种方式的展示交流活动可以充分调动学生，培养学生的开放性思维、创新意识，帮助学生学会对实验过程进行评估反思。让学生通过阅读自学，自主体验理解认识漫反射和镜面反射，有助于培养自学能力，通过了解生活中光污染的事例，让学生了解“光的反射”的利和弊，认识到任何事物都存在两面性。
通过让学生观看光污染的视频，渗透STS思想。
（三）平面镜成像的特点
1、活动引入：请一位同学在准备好的镜子前照镜子，并做几个动作,其他同学观察．
师设疑：镜中像的位置、大小跟人的位置、大小有什么关系呢？
［设计意图］兴趣是最好的老师，具体活动比泛泛而谈的语言课更具吸引力，激发学生的学习兴趣。
2、分组探究：平面镜成像的特点。
①小组内分工，边讨论、边设计探究方案。
②教师组织学生探讨最佳的设计。
③学生进行探究活动，教师引导、点拨。
④师生评价、交流：小组选代表上台演示探究过程，得出结果。（利用实物投影仪进行）
3、知识点总结：像和物体到镜面的距离相等，像和物体大小相同。
4、教师说明：这个像在镜后实际并不存在，不是反射光线的交点，而是反射光线反向延长的交点，是一个虚像。
［设计意图］通过探究，学生在教师的引导下相互交流与评价得到结论。从而完成了本节教学的重点之一。
【当堂达标】
巩固本节课学习的知识与方法，通过训练会应用光的反射规律解决实际问题，提高应用能力。
【课堂小结】
师生共同总结。
【布置作业】
课本第60页的“作业”。
【板书设计】　
光的反射
一、反射定律 三、平面镜成像的特点
（1）三线在同一平面内。 （1）像和物体到镜面的距离相等；
（2）反射光线和入射光线分居在法线两侧。 （2）像与物体大小相同，左右相反；
（3）反射角等于入射角。 （3）物像间的连线与镜面垂直；
　　 光路是可逆的 （4）平面镜所成的像是虚像。
二、漫反射、镜面反射
镜面反射：规则反射
漫反射：不规则反射
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