阎朝杰 聂琴

提要：实验在自然科学这门学科中占据十分重要的地位与作用，从古至今，很多的科学概念和规律是从实验中得出来的，实验对科学的发展进步有着推动性的意义。当代新课程标准要求提出教学应该发展学生的核心素养，新的课堂理念应该以学生自主探究式学习为主，而非继续传统灌输式教学。然而，很多学校地区等由于教学设备以及教学资金的限制，导致课堂实验无法开展，利用日常生活中的废旧物品设计制作演示玩具，既可以解决学校经济不足问题，又拉近了知识与生活的联系。本文主要介绍利用生活中的废旧物品为素材，利用简单的工具制作出的自制光的全反射演示玩具，可以极大的提高学生对课堂与知识的主动性，。这种经济型、实用型的玩具制作因而也得到中外广泛教育者的提倡与支持。

光的全反射遍布生活。比如：自行车尾灯;满天星装饰品;水流导光;潜望镜的原理;海市蜃楼这一奇妙的自然现象;在这个通信发达的时代，也是得益于光导纤维的发现，而光导纤维的原理即光的全反射定律等等，都是光的全反射定律的应用。对于光导纤维，学生可能会觉得离自己比较远，但是，学生对电话就不会感觉到陌生了，而说到电话学生就一定很熟悉了，对于我们日常生活中普遍存在的电话通信，就是利用光导纤维传播通信的，电话的发展对科学技术的推动是人人可见的，它拉进了人与人的距离以及全球的距离，而光纤通信的原理就是我们所学习的光的全反射。光的全反射是科学中的一个知识点，然而利用这个小小的知识点改变了整个世界，正是这体现知识对科技发展的作用，体现这门学科的意义所在。为了顺应教育发展目标，教学要达到一定的要求，培养学生的科学素养，学生有必要了解光的全反射定律以及其作用意义，亲自动手制作探究光的全反射定律，加强学生对知识的深刻理解。学习光的全反射可以使学生更加深入了解生活，了解中国及世界科技的发展现状，了解学習的意义，同时培养学生亲自动手做实验体验知识的能力。

当光从一种介质入射到另外一种介质的界面时，光路会发生偏折（光的折射定律），其中一部分光会被反射回原介质（光的反射定律），根据光路可逆，光由光密介质进入光疏介质时，全部被反射回原介质内的现象，折射光线消失，称为光的全反射定律。自制光的全反射玩具工作原理：激光笔发出的入射光通过水传播到空气中，在两介质的分界处一部分光被反射回水中，一部分光发生折射， 增大入射角，由于折射角大于入射角，当随着入射角的增大折射角也会增大，入射角增大到一定角度折射光线消失，光线将被全部反射回水中，发生全反射现象， 此时的入射角又被称为临界角。

制作原料及工具：废旧 PVC 板、PVC 管、钻机、废旧透明饭盒、螺丝钉、螺丝刀、钻机、马克笔、水、激光笔、铅字笔、AB 胶、双面胶、圆规、锯齿、打磨机，剪刀、量角器。

材料准备：用锯齿截取一块长 20cm 宽 15cm 的 PVC 板，长 20cm 宽 2cm 的 PVC 板，取两根长 20cm 的 PVC 管，直径 20cm 的正方形 PVC 板，激光笔一支。

制作方法：用圆规在正方形 PVC 板画半径为 10cm 的圆，用锯齿将多余的部分拒掉，再用打磨机将圆盘修整。在圆盘上用量角器和铅笔画 360°的刻度，用马克笔表上刻度值。在 PVC 板上用钻机钻取两个相隔 5cm 与 PVC 管大小一样的孔，在两根 PVC 管上 15cm 处各钻螺丝钉大小的两个孔，将 PVC 管插进 PVC 板的孔中，用螺丝钉将 PVC 管、长条 PVC 板和圆盘固定起来，做好仪器的支架;用 AB 胶把饭盒密封，直至不漏水，在饭盒边用烧红的螺钉烫一个孔，可以往饭盒里注水，注入一半的水，如图所示，在注入水之后，滴入几滴墨水（使激光光线更明显） ;用双面胶把激光笔粘连在 PVC 板上，可以移动激光笔，改变入射角度。​​​

实验意义及作用：自主探究光的全反射知识，体验光路传播的特点。在实验的实际操作过程中， 我发现了一个现象，在光从水入射到空气的过程中，光路在水中传播和在空气中的传播光路都不是特别明显，因此，在水中加入了几滴墨水，这样会凸显出光路， 因为红色的激光笔发出的红色的激光与无色透明的自来水的颜色对比不突出，而红色的激光与加入黑色墨水的自来水颜色就有了鲜明的对比。对与红色激光与无色透明的空气，选择了在上半部分的饭盒中加入烟雾，红色激光在乳白色的烟雾中光路就明显多了。演示仪用饭盒盛装普通自来水作为介质探究光的全反射定律，改变了以往用玻璃砖来探究光的全反射定律的方法，实现了从固体介质到液体介质的转换，此外，饭盒里还可以更换不同的液体，比如：酒精，可以利用光的全反射来测不同液体的折射率及临界角。本实验是在实际操作中发现问题并进一步完善，在这个过程中收获到的是对科学探究的喜悦，对探索过程的享受。在实际课堂教学中设计本实验，可以充实课堂的教育性意义以及趣味性.通常在演示光路原理，常见的实验是利用玻璃砖作为介质，而本实验的设计是利用生活中普通的自来水作为介质，用饭盒作为容器，拉近生活与课堂的距离，也让学生有亲身的体会，体验知识是来源于生活，知识的学习也就为了使学生能从科学的角度去看世界，而非停留在表面的未知习惯。科学严谨的实验探究，可以增强学生的动手能力，锻炼学生的科学思维。

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