《光的反射》
郑亮亮
一、使用教材
上海教育出版社八年级《物理》第一学期（试用本）第二章光 第一节《光的反射》
二、实验器材
演示实验：自制三维光路演示器；玻璃板、白纸、量角器、激光灯、激光夹、三根铁丝、砖形泡沫。
学生：有马眼睛的磁性贴纸、平面镜、激光灯、激光夹、光具盘、量角器。
三、 实验创新要点（备注：*号为后继光学教学所用到的创新点。）
三维光路演示器的创新要点：因为光的传播知识的教学中，光路的一般情况下不可见，所以设计了这个教具。它具有直观、多功能、易操作的特点，有利于提高教学效率。
实验说明：强激光能使光路更加明亮，便于观察。但强激光有危险，严禁照射人，严禁长时间照射可燃物。强激光的使用只适合做演示实验，教师在仔细观察镜面，确定光的传播路径范围，确保安全的情况下再操作。如果换成学生实验，必须换成小激光灯，强调不能对着人，从特定范围观察，确保安全。
具体实验创新点：
1. 光路可见。便于描述光的反射现象，理解入射光线、反射光线和入射点的
概念。
之前在开放式的空气中的光路用喷雾器来显示，空气的流动使光路不稳定、断断续续、时强时弱，且镜面易落上小水滴，使反射光线发散，影响实验效果。又或者用蚊香来补充烟雾到密闭空间，产生烟雾太慢，达到较好的效果时间太久，镜面同时易落满微粒，影响反射效果，明火的使用也易点燃可燃物，燃烧后的灰尘也要清理。至于用细棉线来显示光路，太难于调节。我用电子烟搭配洗耳球可随时补充烟雾，烟雾密闭在固定空间内能迅速扩散并均匀分布，由于微粒在微米级大小，悬浮在空气中可达6小时，光线稳定持久安全，镜面长久光洁，反射效果好。在固体中，采用亚克力条，其中参杂的均匀颗粒能反射光，使光路可见，在可见那面之外的其它面，用黑色阻燃胶布包裹，既安全也使光路更加清晰。在液体中用自来水时，光路太淡，不易观察。用淀粉溶液显示光路，因颗粒大小不同，看上去亮度不均匀、不够细腻，甚至随着可见的颗粒浮沉，能够看到光线好像在动。加入了“宝矿力特”饮料和自来水，比例为1:10，颗粒细小而均匀，光路清晰明亮稳定。
2. 三线共面。可旋转，多角度观察。解决原有器材虽然可见，但入射光线、
反射光线不在同一平面的困惑，还加入了法线实现三线共面的直观展示。
把教具放在玻璃板上，便于旋转，能多角度观察。下一步准备在底部安装转盘，转动更方便。法线这里采用铁丝，可沿横向凹槽移动，用两颗螺丝加弹簧使其稳定。下一步，准备用一块强力磁铁焊接铁丝，用另一块强力磁铁将其吸在教具的顶部的面板上作为法线，移动一块强力磁铁，就能移动铁丝的位置。既增加了密闭性使烟雾更稳定持久，也增加了法线的可调节范围，还能在转动时使铁丝不易晃动。
3. 镜面反射与漫反射的放大立体呈现。
书上是同一平面没有立体感,这里用多块平面镜多角度搭在橡皮泥上，模拟粗糙面反射，两区域紧连着一起，可动态展示，对比，有空间感。强激光对人体有害，能点燃可燃物，所以对镜面摆放和入射的角度有要求，使其反射光对着屋顶、墙面，绝不能照射到人或者长时间照射可燃物。平行光激光夹的使用，可轻易的实现单手发出平行光。
4. 精准的光路可逆。光路可逆能多角度观察，加深对光路可逆的理解。
手持激光灯模拟光路可逆，易晃动光线，不可能实现精准的光路可逆。激光夹能随意调整角度，不晃动，易实现稳定精准的光路可逆。
*5. 多角度呈现光在固、液、气中的直线传播。
*6. 光在不均匀介质中改变光路。
*7. 多角度呈现折射现象。
*8. 多角度呈现折射现象中光路可逆。
*9. 其它光学实验呈现光路。
四、实验原理
1.光的反射。
原理：光的反射现象。光在两种介质的界面上改变传播方向，并返回原有介质中的现象叫光的反射现象。
利用密闭的空间中悬浮微米级颗粒，光在颗粒物表面反射，使光线可见稳定持久。
2.三线共面。
原理：反射光线、入射光线法线在同一平面内。
在转动教具时，用单眼观察，发现三线慢慢的重合了，推理得出三线共面。
3.漫反射与镜面反射。
原理：因为反射面粗糙，所以用平行光线入射，产生非平行的反射光线。因为反射面光滑，所以用平行光线入射，产生平行的反射光线。
4.光路可逆。
原理：在光的反射中光路是可逆的。
五、实验教学目标
（一）知识与技能
1.知道光的反射现象，理解光的反射定律。
2.知道在光的反射现象中光路是可逆的。
3.认识漫反射与镜面反射，并能解释生活中简单现象。
（二）过程与方法
经历探究光的反射定律，感受“问题、猜想、设计、实验、结论”的科学方法。
（三）情感态度与价值观
经过探究实验，培养学生对自然和科学技术的兴趣，形成合作交流、实事求是的科学态度。通过观察光的反射和光路可逆，体会物理中对称美。联系生活，知道事物具有两面性。
六、实验教学内容
1.光的反射。
目标：便于描述光的反射现象，理解入射光线、反射光线和入射点的概念。
2.三线共面。
目标：直接观察反射光线、入射光线法线在同一平面内。
3.漫反射与镜面反射。
目标：观察立体空间中的漫反射与镜面反射现象，并观察两种反射面的区别。
4.光路可逆。
目标：多角度观察精准的光路可逆。
七、实验教学过程
（一）新课引入
观看电影“赤壁”中“回光阵”的片段，引出光的反射现象。
（二） 新课教学
1、光的反射现象
（1）学生活动1：模拟情境“回光阵”。
器材：激光笔、平面镜、有马眼睛的磁性贴纸。
每组两人，一人用激光笔，另一人用镜面，调整镜面与入射光的角度后照射到马的眼睛。体会光可以在两种介质的界面上改变传播方向并有一定的规律，描述光的传播路径的变化，但描述不精准。
（2）演示实验1：光的反射。
器材：三维光路演示器
用自制教具呈现光的反射现象，精确描述，总结定义“光的反射现象”和相关光路图的概念。并引发猜想：反射角等于入射角。
（3）引出学生所需器材。反射需要平面镜，光源需要激光笔，光线呈现需要平面，量角需要量角器。介绍光具盘、激光夹具有以上器材功能。
2、探究光的反射定律
学生实验1：反射角等于入射角。
器材：激光灯、激光夹、光具盘。
实验步骤：确定入射点在零刻度线与镜面的交点。再取任意角度的入射角照射，观察并记录反射角。重复上述步骤，多次测量。
结论：反射角等于入射角。
演示实验2：反射光线、法线和反射光线模型。
器材：三根铁丝、砖形泡沫。
步骤：呈现反射角等于入射角的反射光线可能有无数条。
结论：反射光线唯一，所以还存在位置方面的规律。
演示实验3：三线共面。
器材：三维光路演示器
步骤：教师旋转三维光路演示器，单眼观察特定角度看上去三线重合了，推导出三线在统一平面。
结论：反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
演示实验4：模型展示两条光线在法线共面但同侧。
器材：三根铁丝、砖形泡沫。
步骤：模型展示两条光线在法线共面但同侧。发现和多组实验现象矛盾。、
结论：反射光线、入射光线分别位于发现两侧。
总结：光的反射定律：光发生反射时，反射光线、入射光线与法线在统一平面内；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。
3、漫反射与镜面反射
学生活动2：完成学习单，利用光的反射定律画出反射光线
教师板书演示一个反射光线，学生完成其它的。发现入射光线都是平行的，但是反射光线射向四面八方，不平行。定义这就是漫反射。
演示实验5：漫反射与镜面反射。
器材：三维光路演示器
步骤：用平行分别光照射粗糙反射面与镜面，观察反射光线的位置变化。
结论：粗糙反射面上产生漫反射，平滑反射面上产生镜面反射，都遵循光的反射定律。
4.光路可逆
学生活动3：通过镜面看对方眼睛
步骤：同时都能看到对方眼睛，或者同时看不到对方眼睛。
结论：可能光路是可逆的。
演示实验6：光路可逆
器材：三维光路演示器
步骤：多角度观察沿红色的反射光线发出一条绿色的入射光线，绿色的反射光线沿红色的入射光线射出。
结论：在光的反射中，光路可逆。
（三）应用
光的反射在我们的生活中有哪些例子？
1. 高楼上玻璃幕墙的光污染。
2. 交警的反光服。
3. ……
总结：光的反射在生活中有利有弊，我们要利用所学，趋利避害。
（四）小结与布置作业：
今天我们学习了哪些内容：光的反射现象、光的反射定律、漫反射与镜面反射、光路可逆。
回家作业：见学习活动单背面。
八、反思与评价
本节课的四个演示实验都由“三维光路演示器”一个器材完成，操作简单、视觉效果明显，便于通过观察实验现象，自主归纳得出相应结论，从而落实本节课的实验教学目标。
本节课物理学科的核心素养体现：
1.物理观念：光的反射现象中光路是可逆的。
2.实验探究：经历探究光的反射定律，感受“问题、猜想、设计、实验、结论”的科学方法。
3.科学思维：在探究光的反射定律教学中，经历了模型建构、科学推理和科学论证，发展了学生的科学思维。
4.科学态度与责任：在生活中光的反射现象中，理解科学·技术·社会·环境（STSE）的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感。
附页：学习活动单
学习活动单
一、光的反射现象：
1.光射到 上，传播方向会 ，并返回 的现象。
2.相关光路图概念：
一点：（1） 。
两角：（2） ，（3） 。
三线：（4） 。（5） 。（6） 。
二、探究光的反射定律实验现象及数据记录：
1.反射光线、入射光线与法线的位置关系：
2.反射角与入射角关系：
3.结论：
三、请根据光的反射定律画出反射光线：
回家作业
想一想
1．（1）光不能反射，只能直线传播，你的生活会怎样？（2） 物体表面都是光滑的，你的生活又会怎么样？
画一画
2．根据光的反射定律画出经镜面反射后的反射光线，并画出反射光线的反向延长线。（图中入射线均沿活动单平面，反射面均垂直于活动单平面，反射光线的反向延长线用虚线。）
做一做
3．用两个平面镜自制潜望镜，目镜和物镜对调后，影响“潜望”功能吗？
议一议
4．为什么演示教具可以看到光路？
