探究“平面鏡成像特點(diǎn)”實驗中的問題化解

申裕龍

摘 要： 探究“平面鏡成像特點(diǎn)”的實驗是新課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必做實驗之一，作者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生會遇到不少困難，如果學(xué)生糊涂地做實驗，則如囫圇吞棗，只是表面上掌握知識，死記硬背結(jié)論。

關(guān)鍵詞： 問題化解 平面鏡 成像

探究“平面鏡成像特點(diǎn)”的實驗是新課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的必做實驗之一，在教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)學(xué)生會遇到不少困難，如果學(xué)生糊涂地做實驗，則如囫圇吞棗，只是表面上掌握知識，死記硬背結(jié)論。老師及時發(fā)現(xiàn)問題，及時化解顯得十分重要，以下是我在教學(xué)中一些體會。

一、器材的選擇

問題1：如何確定像的位置？這是個難點(diǎn)，根據(jù)生活經(jīng)驗，學(xué)生很容易猜想出平面鏡成像的特點(diǎn)，這時可引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)猜想選擇器材。要探究平面鏡成像的特點(diǎn)，首先要確定像的位置。學(xué)生遇到這樣的問題：如果把棋子從平面鏡前拿走，與鏡后的像比較大小，則像就不存在了。老師提出問題：“既不拿走鏡前棋子，又要能方便比較大小，有兩全齊美的辦法嗎？”于是學(xué)生發(fā)現(xiàn)要選擇兩個完全相同的棋子，便于確定像的位置。

問題2：為什么用玻璃板代替平面鏡做實驗？老師提出問題。學(xué)生思考后找到答案，因為玻璃板是透明的，可以透過玻璃板看到像的位置。

問題3：有學(xué)生提出用棋子代替蠟燭更好一些。你認(rèn)為選擇棋子和蠟燭哪種做法更好？請說出你的理由。我引導(dǎo)學(xué)生討論這個問題。學(xué)生進(jìn)行討論發(fā)現(xiàn)答案：選擇棋子好，因為蠟燭在燃燒時變短，導(dǎo)致兩支蠟燭不等大，用棋子能更好地比較像與物的大小關(guān)系；還因為用棋子做實驗更環(huán)保。

問題4：將玻璃板和棋子放在白紙上、方格紙上都可進(jìn)行實驗。你認(rèn)為選擇白紙和方格紙哪種做法更好？說出你的理由。選擇方格紙好，理由是使用方格紙可以直接在紙上判斷像與物之間的位置關(guān)系，方便比較像與物到鏡面的距離，使實驗更簡潔。

二、學(xué)生操作

問題1：玻璃板怎樣放置在桌面上？由于學(xué)生之前學(xué)習(xí)了重力的知識，知道重力方向是豎直向下的，受此影響，大部分同學(xué)認(rèn)為玻璃板應(yīng)豎直放置。于是筆者做了這樣的嘗試：一張桌子的桌面是水平的，一張桌子的桌面與水平面成30°，通過實驗，學(xué)生發(fā)現(xiàn)如果是水平桌面，則豎直放置和垂直放置是一樣的，但如果桌面不是水平的，則只能垂直放置，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生畫圖分析。

問題2：由于玻璃板有厚度，在白紙上畫出玻璃板的位置時，會有兩條線，記下平面鏡的位置，那么以哪條線為標(biāo)準(zhǔn)較好呢？引導(dǎo)學(xué)生再次觀察像，學(xué)生會觀察到前面的像亮一些，后面的像暗一些，棋子通過玻璃板前面的面成像更清晰，所以結(jié)論是選擇前面的線為標(biāo)準(zhǔn)，測量像與物到鏡面的距離較好。

問題3：為了驗證“平面鏡中所成的像是虛像”的猜想，你的操作是什么？你是如何判斷的？學(xué)生往往會出現(xiàn)兩個問題：一是光屏放置在何處，如果放置在沒有成像的地方，則光屏上沒有像就不能說明平面鏡所成的像為虛像；二是怎樣看虛像，如果在玻璃板前面看，則雖然能看到像，但不能說明平面鏡所成像為實像。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出正確操作：移去玻璃板后的棋子，將一張白紙豎直放在棋子的像所在位置，直接觀察白紙上是否有棋子的像。若白紙上沒有棋子的像，則說明平面鏡中所成的像是虛像。

三、數(shù)據(jù)處理

問題1：每組學(xué)生記錄了三組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)像與物到鏡面的距離不相等，偏差較大，這是什么原因呢？引導(dǎo)學(xué)生回顧實驗過程，評價實驗過程?？赡苁窍衽c物沒有完全重合，導(dǎo)致像的位置找錯了；可能是玻璃板有厚度，導(dǎo)致距離測錯了；可能是玻璃板沒有垂直放置，導(dǎo)致像的位置偏上或者偏下。

問題2：如果發(fā)現(xiàn)所記錄的像距和物距相差很小，只是估計數(shù)字不同，還能得出像與物到鏡面的距離相等的結(jié)論嗎？學(xué)生會產(chǎn)生疑惑，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)只是測量誤差引起的數(shù)據(jù)差別，并不能說明像與物到鏡面的距離不相等。

四、評價結(jié)論

問題1：某學(xué)生身高1.6米，當(dāng)該學(xué)生后退10米時，感到像變小了，能否證明像與物的大小不相等呢？當(dāng)然不能證明，眼睛里的晶狀體相當(dāng)一個凸透鏡，視網(wǎng)膜相當(dāng)光屏。從人眼瞳孔中心對物體的張角與視角相等，所以視角的大小決定了視網(wǎng)膜上物體的像的大小。同一個人，離眼睛遠(yuǎn)的時候，它的視角比近處的視角小，因此，遠(yuǎn)處的人看起來比近處的小，近大遠(yuǎn)小就是這個道理。

問題2：若平面鏡上分布幾個黑墨水點(diǎn)，所成的像上也有幾個黑點(diǎn)嗎？當(dāng)然沒有，黑點(diǎn)只是影響反射光的多少，進(jìn)而影響的是像的明亮程度。

明確探究問題，學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。為了降低探究的難度，需要設(shè)置探究階梯，探究形式采用教師引導(dǎo)下的問題啟發(fā)和討論的方式，使學(xué)生既發(fā)揮自主性又不失盲目性。學(xué)生體驗探究過程并能解決基本問題并簡單應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和創(chuàng)新意識。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]劉炳晟，李容.義務(wù)教育教科書《物理》（八年級上）[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2013.

[3]劉炳晟，李容.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《物理教師教學(xué)用書》（八年級上）[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2011.