光的反射：教学逻辑分析与设计

教学准备：1.手电筒，2.镭射笔，3.小平面镜，4.白纸片（滤纸），5.白纸环，6.带孔的箱子，7.核桃，8.塑料盒，9.大平面镜，10.风扇，11.电池，12.玩偶，13.弃物盒。

（一）打中靶心活动，建立光的反射概念

1.镭射光打靶。

（1）讲述：玩一个打靶游戏。

（2）教师出示实验材料（如右图所示）。

镭射的光不直接对准靶心，而是对准盒内平面镜，看哪个小组最先打中靶心。（板书：镭射、靶、平面镜）因为镭射光照到眼睛会产生伤害，所以咱们的活动在一个盒子中进行。注意不能从盒子中取出平面镜，可以在盒子上移动靶的位置。打中靶心之后请小组同学坐好，想想怎么组织语言将镭射光打中靶心的过程说给大家听。

（3）小组活动。

（4）交流：

镭射光是怎样打中靶心的？

谁能将镭射光照亮靶心的过程介绍给其他同学听？

谁能将镭射光照射到靶心所走的路线画在黑板上，并用箭头表示一下传播方向。

追问：为什么画成直线？（光沿直线传播）

（要求：在画的时候，让学生用箭头表示光的传播方向。）

估计1：学生的画法可能如下：

对策：追问：为什么画成直线？

光照在平面镜上的直线，被平面镜挡住又反射回来的直线你们看到了吗？我们来看看。

谁来指指镭射光照在平面镜的位置？从哪开始传播方向发生改变光又返回去了？再来看看我们画的图，有想法吗？

演示实验如右图所示：学生修正自己的认识。

估计2：画图顺利

对策：这两个箭头告诉我们什么？（传播方向发生改变）为什么发生改变？（被平面镜挡住了）

2.手电筒的光打中靶心活动，深化对光的反射的理解。

（1）谈话：如果将镭射换成手电筒，还可以打中靶心吗？

（2）小组活动。

（3）交流：

手电筒的光是怎么打到靶心的？

能将手电筒的光打中靶心的过程和传播方向画在黑板上吗？

（4）提问：现在请大家比较一下，手电筒的光打中靶心和镭射的光打中靶心有什么相同和不同的地方？

相同：照在平面镜上，传播方向改变。

不同：手电筒是一束光线，镭射光是一条光线。

（5）小结：无论是镭射光发出的一条光线，还是手电筒发出的一束光线，所有光线照在平面镜上传播方向都发生了改变，这种现象叫作光的反射。（板书课题：光的反射）

（思维过程：学生描述镭射光光路（包括画出光路）的过程是分析过程，即倾斜的镭射光由镭射笔发出，沿直线传播，遇到平面镜后折返，折返光线又沿直线传播回到入射光线所在的空间，在纸靶上呈现为一个亮点。分析过程的关键点是“折返”。整体上看，镭射光遇到平面镜以后发生偏折返回到入射光空间，这个过程是综合。作出判断：镭射光遇到平面镜后发生偏折，这是抽象。学生描述手电筒光光路的过程也是分析的过程。重点是强调手电筒光相当于很多条光线，折返后在纸靶上形成圆形光斑。形成结论：手电筒光遇平面镜也发生偏折，这也是抽象。以一条光线、一束光线产生的反射现象推广到所有光线，得到光的反射定义，这个过程是概括。也就是基于一条光线的行为得到的抽象判断，推广为更为抽象的对所有光线的普遍性结论。其中，光的入射和返回是比较，光在空气中的直线传播与遇到平面镜的折返是比较。从光源发出的光为另一类，即入射光；遇平面镜折返的光为一类，即反射光，这是分类。比较与分类贯穿思维过程。

思维方法：典型归纳法。选取一条光线（一束光线）作为典型，以一条光线（一束光线）遇平面镜发生的行为，推广到所有光线的行为，得到光的反射的定义。即由一条光线、一束光线的行为推广到无数光线的行为，使学生认识到任何一条光线都会发生光的反射现象，这就得到普遍性结论。这个方法的应用过程也就是概括的过程。

思维结果：获得光的反射的概念，即无论是镭射光发出的一条光线，还是手电筒发出的一束光线，所有光线照在平面镜上传播方向都发生了改变，这种现象叫作光的反射。从概念的定义方式看，光的反射是光遇平面镜折返所产生的现象，属于从科学现象的发生方式上与其他光现象区分开来，因此属于属加种差定义中的发生定义。）

（二）打中靶心活动，建立漫反射概念

1.过渡：用镭射、手电筒发出的光对准平面镜能够打中靶心，如果把平面镜换成这个白色的纸片（滤纸），镭射发出的光还能打中靶心吗？你是怎么想的？

2.小组活动（如右图所示）。

3.汇报：

你看到什么现象？结合这个现象思考，镭射光照到白纸上发生光的反射现象了吗？

4.引出进一步的探究：我也是这么认为的。有一次我在做这个实验的时候，在盒子周围围了一圈白纸，用镭射发出的光对准盒子底部的白纸时，盒子周围的白纸发生了奇妙的变化，你们也来看看。

教师演示：将白纸环放入盒子中，贴紧盒壁。

5.学生小组实验：用镭射、手电筒发出的光分别对准白纸，观察盒子周围的白纸有什么变化。

实验方法如图所示。

6.汇报。

7.小组讨论交流（ppt）：

盒子周围白纸上的红光是从哪来的？

8.汇报交流结果：

学生在交流中认识到，镭射光照射到白纸上，照在白纸上的光会反射到盒子周围的白纸上。(www.chuimin.cn)

教师进一步追问：再来看我们原来的认识，镭射光照在白纸上，没有发生光的反射现象，你有想法吗？

盒子周围的白纸都变红了，说明镭射光照在盒子底部的白纸上时反射的光线有什么特点？（板书：分散，集中）为什么会这样？可能与什么有关系？你们像我这样摸摸（演示摸平面镜、白纸的表面），看看有什么启示。

9.小组活动：摸平面镜、白纸的表面。

10.提问：是不是与它们表面的光滑程度有关呢？

11.播放视频。

要求：我们来看一个小短片，看完之后，回答之前的问题，并完成板书——镜面反射：光滑、集中；漫反射：粗糙、分散。

（思维过程：帮助学生认识到光照射到白纸上，周围白纸被照红，是分析过程。整体看，光四散照射是综合过程。指导学生分别触摸平面镜表面和白纸表面感知它们的粗糙程度，是对比分析过程。白纸是粗糙的，说明光照射的是凹凸不同的物体表面，是综合过程。得到判断——光线照射到表面粗糙的物体时会四散反射，是抽象过程。而将镭射光照射纸面发生反射光四散的现象推广到光照射到所有粗糙物体表面都会发生这种四散的现象，是概括过程。其中，包含镜面对光向单一方向的反射与纸面对光向四周反射的比较，以及反光物表面粗糙程度的比较。

思维方法：应用典型归纳法建立漫反射的概念，即以镭射光对准粗糙物体表面——白纸，会发生光的反射现象为典型，拓展到光传播到其他粗糙的物体也会发生光的反射现象。

思维结果：获得漫反射概念，即光照射到粗糙物体表面产生向四面八方反射光的现象称为漫反射。漫反射与反射（镜面反射）的区别是光发生向四面八方的反射，是从科学现象的发生方式上对概念进行定义的，属于发生定义。）

13.谈话：太阳光照在我们的衣服上发生的是什么反射？照在手机表面呢？

（此过程是应用已经获得的“反射”和“漫反射”概念对生活中的实例进行判断，是进行演绎推理的过程。下面将要指导学生的思维过程和方法进行阐释说明。

思维过程：衣服是由纤维编织的，编织纤维构成衣服的表面是凹凸不平的，是分析过程。整体上看，衣服表面是粗糙的，是综合。将综合的认识表达出来就是抽象，即衣服是表面粗糙的物体。而手机表面是玻璃制成的，玻璃面是光滑的，是分析。得到整体认识，手机是表面光滑的物体，是综合后的抽象判断。根据“漫反射”概念，得到太阳光照射到衣服会发生漫反射，是新的抽象判断。根据“反射”概念，得到太阳光照射到手机表面会发生反射，也是新的抽象判断。

思维方法：演绎方法，即应用演绎方法进行的演绎推理。对“太阳光照射衣服发生什么反射?”大前提是光照射到表面粗糙的物体发生漫反射现象。相当于如果物体表面粗糙，那么光照射就会发生漫反射，属于复合判断中的假言判断。小前提是衣服表面是粗糙的，是对前件的肯定，得到对后件的肯定，即发生漫反射，属于假言推理的“证明格”。对“太阳光照射手机表面发生什么反射?”同样，大前提是光照射到表面光滑的物体发生（镜面）反射，小前提是手机表面是光滑的，结论是发生镜面反射，也是属于假言推理的“证明格”。

思维结果：判断一，太阳光照射到衣服会发生漫反射；判断二，太阳光照射到手机表面会发生反射，是从漫反射、镜面反射的概念出发，经过演绎推理，得到对衣服、手机这样的具体事物对光反射现象特点的判断。）

（三）透过小孔看物体，建立眼睛之所以能看到物体是因为发生了光的反射现象

1.过渡：光照在盒子上呢？是什么反射？（漫反射）我在盒子里面放了一个物体，是什么呢？我们这样来看看。

首先，注意别打开盒子侧面的门，从盒子侧面的小孔看盒内，是否能够看到盒内的物体。然后，打开盒子侧面的门，从盒子侧面的小孔看盒内，是否能看到盒内的物体。

【材料说明】用双面胶将盒内与小孔对应位置的物体——核桃、小风扇、电池固定住。

2.小组活动。

3.汇报。

4.小组同学思考、交流。

交流内容：为什么打开盒盖眼睛就可以透过小孔看到盒内的物体？

5.组织学生表达想法。

6.播放视频。

要求：认真观看，看完之后，尝试用概括的语言说说打开盒子侧面的门，眼睛能透过小孔看到盒内物体的原因。

交流：解释眼睛透过小孔看到盒内物体的原因。

7.教师小结：眼睛能够看到盒内的物体是因为发生了漫反射，眼睛接收到了物体的漫反射光，就看到物体了。

眼睛看到物体，首先必须有光。光照射到物体上，发生了光的反射现象使我们能够看到物体（板书：看到物体）。自然界中的物体表面大多数不像平面镜的表面那样光滑，它们是粗糙的，所以我们的眼睛能够看到物体大多是因为发生了漫反射现象。

（思维过程：透过小孔看向暗箱里面，只是“黑”的视觉。打开暗箱侧门再透过小孔向里面看，看到里面有一个核桃（电池、小风扇）。此处设计了对比实验，通过对比更体现了光的作用（关于对比实验，详见附录）。由于有“光”进入箱内照射到核桃上，核桃对光产生漫反射，漫反射光进入人眼，人产生对核桃的视觉，这是分析过程。无“光”看不到核桃；有“光”才能看见核桃，这是综合过程。得到判断——由于核桃对光产生漫反射，我们才能看到核桃，这是抽象过程。一个核桃（电池、小风扇）是这样，所有表面粗糙的物体都是由于产生漫反射光而被人看到，这个过程是概括。其中，暗箱的使用进行了箱内有“光”和无“光”的比较。入射光与漫反射光的比较，即照入箱内的是入射光，而进入人眼的是漫反射光。

思维方法：典型归纳法。选取一个典型物体为代表，所谓典型物体就是表面粗糙的物体。考察这个物体接受光照和不接受光照所产生的现象，发现这个物体对光产生漫反射而被人看到。把这个物体所发生的现象推广到所有物体，得到普遍性结论，即物体由于产生漫反射而被人看到。

思维结果：人对物体形成视觉的解释，即物体由于产生漫反射而被人看到。这是将漫反射现象与人的视觉建立联系而形成的新的判断。）

（四）看平面镜中的物体，认识“像”

1.过渡：你们为什么能够看到这个玩偶？（眼睛接收到了物体的漫反射光。）在这个玩偶对面放一个平面镜，在平面镜里你看到了什么？（玩偶）看到镜子中的玩偶，手指平面镜，这时发生了什么反射？（手指平面镜）平面镜中的玩偶是真的玩偶吗？（板书：像）

（思维过程：我们可以看到“玩偶”，是玩偶的漫反射光进入人眼产生的视觉结果。将玩偶放到平面镜前，在平面镜中可以看到另外一个玩偶，也是玩偶对光产生了漫反射。玩偶的漫反射光传播到平面镜又产生镜面反射，镜面反射后又出现一个玩偶，这个过程是分析过程。总的来看，一个玩偶在平面镜中又形成一个新的玩偶，这个过程是综合。新的玩偶是实际存在玩偶的“虚”形，称为像。得出判断，玩偶可以在平面镜中成像，这是抽象过程。一个玩偶代表任意可以对光产生漫反射的物体，得出普遍性结论，物体可以通过平面镜成像，这是概括过程。其中，包括实际存在的玩偶与“虚”玩偶的比较，有平面镜存在与直接看的比较等。

思维方法：典型归纳法。首先将一个玩偶代表任意可以对光产生漫反射的物体，然后考察这个玩偶通过平面镜产生的现象，即通过平面镜成像。最后把玩偶这个典型物体产生的现象推广到所有物体，即物体通过平面镜可以成像。

思维结果：建立“平面镜成像”概念，即物体通过平面镜可以成像。物体通过平面镜反射形成一个“虚形”，即“像”，是从“像”的形成方式上进行定义的。这个概念的定义方式属于发生定义。）

2.教师演示并提问：生活中，我们常常通过平面镜看自己的像，看自己的脸是不是干净，头发是不是整齐，这样照镜子能看到脑后头发的像吗？

3.小组活动。

要求：每个小组利用两面平面镜，想办法看到脑后头发的像。注意边做边思考，为什么这样做就能够看到脑后头发的像？

4.小组交流：为什么利用两面平面镜就能够看到脑后头发的像？

5.组织学生表达想法。

（思维过程：人面对镜子时，与人眼同侧的脸、头发等对光产生漫反射可以通过平面镜成像并进入人眼而被看到，这是分析过程。人面对镜子可以看到自己正面的像，属于综合后形成的抽象判断。人背面（头后）对光产生的漫反射光不能投射到平面镜，也就不能形成像，这是分析。人不能看到自己背面的像，是综合后的判断。当使用第二面镜子，将其置于头后，镜子中会形成头后部的像。选择合适的角度，使这个像再投射到第一面镜子中，又形成一个新的像，这个像就可以被看到，这是分析过程。总体看，头后部由于两次平面镜成像可以被看到，这是综合后表达出的抽象判断。其中，包括朝向平面镜的漫反射和背向平面镜的漫反射的比较，人眼所在面与背人眼所在面的比较，一个镜子的使用与两个镜子使用的比较等。

思维方法：演绎方法。物体通过平面镜可以成像，且像进入人眼视野可以被看到，这是联言判断，也是大前提。存在两个肢判断，一是平面镜成像，二是进入人眼视野，结论是可以被看到。联言判断的逻辑特性是两个肢判断都为真，结论为真；有一个肢判断为假，结论为假。人面对平面镜，平面镜成像且在人眼视野内，则人看到自己的正面像。人头后部未能在平面镜成像，则人看不到背面像。如果人转身背向平面镜，平面镜可以成背面像，但这个像在人后方，不在人眼视野范围内，人也看不到这个像。使用两个平面镜，人面对第一个平面镜，第二个平面镜置于头后方。人头部后面在第二个平面镜成像，这个像再通过第一个平面镜成像，第二次所成的像进入人眼视野，这时两个肢判断都成立，则人可以看到自己头后部的像。

思维结果：对具体现象作出的判断。面对平面镜，人可以看到自己正面的像，但不能看到自己背面的像。利用两个平面镜，人可以看到自己背面的像。）

（五）布置作业

光的反射现象在生活中有着广泛的应用，请大家试着找找生活中都有哪些地方应用了光的反射现象，下节课说给同学和老师听。