STEM活动教案|对称的反射

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教学目标

1、知道光遇到物体时，会发生反射，反射角等于入射角。

2、能通过实验探究反射角与入射角的关系。

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探究问题

反射角与入射角有什么关系？

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学习成果评价

【概念】：

层次1：知道光在物体表面会发生反射。

层次2：知道光在物体表面会发生反射，反射光的角度有可能一定的规律。

层次3：知道光在物体表面会发生反射，反射角等于入射角。

【探究能力】：

层次1：不能通过观察入射光路和反射光路，理解反射角等于入射角。

层次2：能通过观察入射光路和反射光路，理解反射角等于入射角。

层次3：能理解和完成实验，探究反射角和入射角的关系。

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教学背景

光遇到两种介质的界面会发生反射。垂直于反射界面的直线（更细致地说，法线是有方向的，但这里可以不予说明）名为法线。法线与入射光线所夹的角称为入射角，法线和反射光线所夹的角称为反射角。入射光、反射光、法线位于同一平面内；反射光与入射光位于法线两侧；反射角等于入射角。这些是光的反射规律的要点。五六年级的学生对反射这种现象并不陌生，但并不熟悉反射角与入射角有怎样的定量关系。其实这一关系并不难发现，因此作为本活动要帮助学生建构的关键概念。为了方便地表述反射规律，可以将法线、入射角、反射角等科学名词教给学生。但若不刻意引入这些名词，而结合示意图用“角1”、“角2”来代替入射角、反射角，也是可以的。在本课活动1探究光的直线传播性质的方法基础上，让学生设计实验，探究入射角与反射角的关系，是容易完成的。

光的反射示意图

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教学准备

材料：平面镜、激光笔、量角器、水槽、牛奶、白纸、打火机或火柴、废纸、白板笔、弹性小球

准备：教师课前准备好稀牛奶水，使激光笔发出的光在其中能显示出清晰的光路。

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教学过程

【集中话题】

1、教师以图片或演示的方式给出这样一个情境：上课的时候，阳光照进窗户，同学们发现教室的天花板上出现一个小光斑，而坐在窗口的一位同学戴着的手表（或其他的反光物体）动一动，天花板上的光斑也会跟着移动。让学生说一说这种现象产生的原因。

为什么会有一个小光斑呢？

光是哪里来的？

为什么光斑会随着手表动？

阳光经过什么样的路线到达这个光斑的位置？

2、请学生画出阳光从窗外射到手表，再射到天花板的示意图。教师再有选择地让学生画在黑板上，如：

阳光经手表反射到天花板的示意图

3、告诉学生，光照射到手表又反弹出去的这种现象称为反射。在这个例子中，手表表面就是反射面；照射到手表的光称为入射光，离开手表的光称为反射光。请学生思考入射光、反射光、反射面这三者的方向有什么联系。

如果手表的表面动一动，天花板上的光斑的位置会怎样移动呢？

入射光、反射光、反射面，这三者在方向上有什么联系呢？

4、 请学生先自己思考，然后小组讨论，完成小组记录单（前测）。

【探索与调查】

1、全班分享小组记录单（前测）。

你们小组认为反射角与入射角有什么关系？

你是怎么知道的？

2、 请学生小组设计实验，探索反射角与入射角的关系，建议学生参考本课活动1的实验方法和器材。

有什么方法能证明你们的观点？

你需要什么材料？

想一想我们在探索光的直线行走规律时用到了什么器材和观察方法？

怎样测量入射角和反射角？

实验中要改变什么？观察什么？记录什么？

3、 全班交流和完善实验设计，明确实验的操作过程、注意事项和记录要求。

你们小组设计了什么实验？

其他同学对这个实验设计有什么疑问或补充？

4、 小组实验，探索反射角与入射角的关系，完成小组记录单（实验设计和记录）。

5、 讨论实验结果。

你们组得到了什么数据？

入射角和反射角的变化有规律吗？

说说你通过数据归纳出的结论。

如果入射角是零，反射角是多少？

【回顾与解释】

1、告诉学生，在生活中，光遇到几乎所有物体的表面都会发生反射；但是，表面不光滑的物体和表面光滑的物体在反射效果上有所不同。

2、用激光笔照射放置在烟雾环境中表面粗糙的物体，让学生观察。

为什么光照射在光滑和粗糙的物体上，反射后的效果不一样呢？

3、利用示意图分析，因为这些物体表面不光滑，所以一束光会被分散。而一束光照射在光滑表面上，不会被分散，就会出现一条明显的反射光路。

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教学建议

1、可供参考的实验方案：

（1）在透明水槽中盛滴有牛奶的水，在底面放一平面镜，用激光笔对着平面镜照射，观察光路。注意，激光笔要靠近并平行于水槽壁照射，以便于观察到清晰的光路。可在水槽壁贴一个量角器，方便直接观察测量入射角与反射角；也可先用白板笔在水槽壁上将光路的位置描下来，再用量角器测量入射角与反射角。改变入射角，多次测量，总结规律。

（2）用烟雾代替牛奶水。点燃废纸后迅速熄灭，使废纸产生烟雾，将废纸放在干燥水槽中（加盖）或直接将水槽反扣在废纸上收集烟雾。为预防点燃废纸时发生危险和大量烟雾对健康的损害，如果要让每个小组都使用这种方法，必须细致地指导实验过程，强调安全操作；烟雾不要过多，只要一点点就可以清晰地显示出光路了。

2、完成观察，进行成功的记录，是本课完成探究任务的前提。为确保成功完成实验，需要在学生讨论的基础上，从怎样形成入射线、怎样才能观察得更清晰、怎样控制光源角度等细节指导学生。可以让学生先尝试观察光路，明确掌握方法后，再进行记录和改变入射角。教师必须在课前自己反复操作，掌握实验方法的要领，以成功指导教学。

3、 使用激光笔时，提醒学生激光笔不能对着同学的眼睛照射。

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记录单

小组记录单

（来源："汉博·科学教育”微信公众号）

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原标题：《STEM活动教案|对称的反射》

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