光的反射定律演示仪的改进
——利用学科的整合来优化实验
摘要：自制教具——光的反射定律演示仪是为了更好的研究光的反射定律，化抽象为形象而建立的物理模型。结合数学中菱形性质，用平面图形对光的反射定律加深理解，探究反射角等于入射角，法线居中，三线共面。
关键字：光的反射 演示仪 菱形性质 改进
光的反射定律演示仪是为了更好的研究光的反射定律，化抽象为形象而建立的物理模型。其结合数学中菱形的每条对角线平分一组对角这一性质，用平面图形对光的反射定律加深理解，探究反射角等于入射角，法线居中，三线共面。
光的反射定律是人教版八年级上册《物理》第四章的内容，是在学习光在同种均匀透明介质中沿直线传播的基础上，对光线照射到物体表面时，被物体表面反射回去这一现象的探究。光的反射定律是义务教育阶段光学中重点的实验，该探究实验的成功与否对学生学好光学知识有至关重要的作用。教材中把一个平面镜放在水平桌面上，在把一张纸板竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直镜面。(见图1).
图1
一束光贴着纸板沿某一角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸板上用笔描出入射光EO和OF径迹。从而得到三线，用量角器量出两角，总结出反射定律。学生在做该分组实验时必须要谨慎，严格画线，稍有不慎，实验误差太大，无法得出正确结论。况且，探究过程时间很长，对实验要求很高。
对于书本上的实验中存在不足，本演示器材做了一下修改： 在铁架台上竖直固定一铁杆，在铁架台底座上放一量角器，使铁杆沿量角器90度的线段且垂直与量角器的0度刻度线。用四根铁条组成菱形，铁杆是菱形的一条对角线，用小螺钉把量角器的中心、菱形的下顶角和铁杆固定在一起，用铁环把菱形的上面顶角和铁杆套在一起，铁环可以沿着铁杆上下运动。即铁杆成为菱形的一对角线，永远平分菱形的一对角。利用菱形和量角器组合，用量角器测量对角线平分的角1和角2 (见图2)。沿着量角器的0度刻度线平放平面镜，在下面的AO方向的小铁条上固定一激光笔，红光经过镜面反射后射到另一邻边OB铁条上，无论怎样运动铁环，红光永远照在下面两铁条上。
若能将该演示仪器运用到物理学生分组实验教学当中可以激发了学生学习的兴趣，提高实验的实效性。
图2 一、演示仪的特点
（1）光的反射定律演示仪能动态的演示光的反射定律，更进一步探究了光反射特点。
（2）学科之间知识的迁移，加深对物理现象的理解。运用数学中知识菱形性质验证物理中光的反射现象及规律。
(3)利用平面图形知识，让学生记住光的反射定律中反射光线与入射光线、法线在同一平面上。
（4）制作器材易于取材、廉价、制作简单，能极大地提高学生学习的积极性，对解决光的反射知识起到积极的作用，有利于推广应用。
此仪器对外界的环境没有过多的要求，比如光的明暗程度等，演示实验现象明显，实验效果好，能直观的演示出光的反射特点。 二、教具的结构
光的反射定律演示仪(见图3)，由铁架台、铁杆、量角器、四根铁条组成一菱形、激光笔、平面镜、套环等组成。铁杆是菱形的一条对角线，用小螺钉把量角器的中心、菱形的下顶角和铁杆固定在一起，用铁环把菱形的上面顶角和铁杆套在一起，铁环可以沿着铁杆上下运动。组成了光的反射定律演示仪。
图3 三、实验的操作
在一条铁条上固定激光笔，让其发出一束红光沿着锯条，射到载物台上的平面镜面，光线经过平面镜发射后沿着另一条铁条射出。缓慢移动菱形上顶角的套环，使其沿着铁杆上下运动，光线始终经过菱形下面两条边。两边移动到不同的位置，可以用量角器直接读出两角的度数，探究两角相等，即反射角等于入射角。 四、实验效果
