初中光学内容要求学生掌握各种光的现象，会用光学的基本知识解释自然界有关的光学现象，解决日常生活中与光现象有关的问题
［1］。学生在日常生活中接触到的均为多束立体光，演示器材的限制使得所学知识与实际生活有所脱节，不利于学生对光学现象的系统理解。针对传统光学教具存在的不足，笔者设计了一体化光现象演示仪，将初中的光学实验进行充分整合，既可以用于单束光的简单探究，又能呈现多束光的光路现象，给学生提供了直观的现象刺激，让学生深入理解光学知识，形成物理观念。
1 制作原理
强激光照射在水雾上发生漫反射，形成丁达尔效应，以显示光的路径。
2 制作材料
激光笔5支，亚克力板，超声雾化器，铁架台，十字夹，光具座，强磁铁，热熔胶，平面镜，凹面镜、凸面镜、凸透镜、凹透镜等。
3 制作过程
3.1 平行光源制作
将5支激光笔打开，放置在透明亚克力背板上，依次调节每支激光笔的光束，使其在同一个平面内平行；用热熔胶将激光笔固定至背板上，形成平行光源；将平行光源的背板用2个十字夹固定于铁架台上，如
图1所示。组装后的平行光源可根据实验需要调节高度和角度。
3.2 光路显示箱制作
用热熔胶将小型超声雾化器固定在亚克力板上，在亚克力板下方固定4片强磁片，制成磁吸式超声雾化装置。用热熔胶将4 mm厚的透明亚克力板焊接成60 cm×30 cm×40 cm（箱内尺寸）的光路显示箱，显示箱顶面开口，用于更换器材。将光具座切短至60 cm，重新组装，使其能够放入光路显示箱中。将平行光源、超声雾化器、平面镜、光具座与光路显示箱组装在一起，效果如
图2所示。
4 实验装置应用及现象
4.1 实验1：光的反射现象
在金属杆的一端和平面镜上各焊接一块强磁圆片，使平面镜可以通过强磁体固定在金属杆上，金属杆的另一端固定在光具座上。开启超声雾化器，待光路显示箱内的水雾稳定后，打开平行光源。平行光入射到平面镜后被反射，效果见
图3。多次改变平面镜的角度，以改变入射角大小，可探究不同入射角光的反射规律。将平行光入射到凹凸不平的反射面，平行光在反射面上发生漫反射，反射光线朝不同方向传播，效果见
图4。多次改变反射面的角度，可演示不同入射角的漫反射现象。
4.2 实验2：面镜对光的作用
在光具座上放置不同种类的面镜，可演示不同面镜对平行光的作用。当放入凹面镜时，平行光入射到凹面镜后会聚于一点，可演示凹面镜的会聚作用，效果如
图5所示。当放入凸面镜时，平行光入射到凸面镜时被发散，可演示凸面镜的发散作用，效果如
图6所示。
4.3 实验3：透镜对光的作用
在光具座上放置不同种类、不同焦距的透镜，可探究不同透镜对平行光的作用。当放入凸透镜时，平行光经凸透镜折射后会聚于一点，再向各个方向继续传播，效果如
图7所示。当放入凹透镜时，平行光经凹透镜折射后发散，显示光路效果如
图8所示。
4.4 实验4：组合透镜对光的作用
当在光具座上放置2块凸透镜时，实验效果如
图9所示。该组合可演示“在凸透镜前放置另一块凸透镜时，其会聚能力变强，焦距变小”，与远视眼的矫正类似。当在光具座上放置一块凸透镜和一块凹透镜时，实验效果如
图10所示。该组合可演示“在凸透镜前放置凹透镜时，其会聚能力变弱，焦距变大”。
5 教学效果及优点
（1） 用5支强激光笔作为平行光源，能够清晰地显示光路，实验现象明显，可视化效果好；对光源进行多束立体化改进能够直观地显示出空间中的光路结构，将难理解的、抽象的真实光路用实验现象展现出来，便于学生对光学知识的深入理解和光学体系的建构。
（2） 用小型超声雾化器辅助显示光路能够稳定、快速地将光路呈现于光路显示箱中。雾化器小巧便捷，可以固定于任何需要的位置，方便实验操作。
（3） 光路显示箱可以演示光的直线传播、反射、折射、凸面镜和凹面镜对光的作用、凸透镜和凹透镜对光的作用以及组合透镜对光的作用等系列光学实验，将所有光学实验进行一体化组合，使学生对光学知识的理解更加系统化、结构化。
6 结语
物理学中丰富多彩的实验现象不仅能培养学生的学习兴趣，还能在实验过程中培养学生的科学探究能力
［2］。自制教具是中学物理教学资源中重要的组成部分，针对现有实验装置的不足进行可视化改进和创新开发，能极大地提高演示实验教学的效果，让学生对物理知识有更加深入的理解。本实验装置借助超声雾化器、强激光等工具，将所有的光现象实验通过同一个实验教具一体化地直观演示出来，使实验过程和实验结果可视化，有利于学生对光学知识的深入理解和内化提升。
2022年度福建省中青年教师教育科研项目“核心素养视域下初中物理跨学科实践课例研究”(JSZJ22040)
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