平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)及其突破①

(江蘇省海門市海南中學(xué),江蘇 海門 226100)

1 引言

探究平面鏡成像特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)是初中學(xué)生接觸到物理學(xué)科之后的一次重要的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度有重要的引領(lǐng)作用,需要老師細(xì)心的指導(dǎo)、點(diǎn)撥,讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)的基本流程,掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法。

2 教學(xué)場(chǎng)景及解決思路

在平面鏡成像這節(jié)課上,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn),找出平面鏡成像的特點(diǎn)是學(xué)生自主探究活動(dòng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),如何使用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行探究活動(dòng),從而找到平面鏡成像的特點(diǎn),是學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)難點(diǎn)。在一次公開課活動(dòng)中筆者觀察到了學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)時(shí)遇到的一些疑點(diǎn)、難點(diǎn),現(xiàn)將其中一些典型的錯(cuò)誤場(chǎng)景、疑難場(chǎng)景舉例分析如下。

場(chǎng)景一:如圖1所示是老師在沒有對(duì)學(xué)生做任何交代和鋪墊的情況下，就讓學(xué)生開始實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。這時(shí),學(xué)生被兩個(gè)相同的三角形物體迷惑了,怎樣找到它的像，怎么來比較像與物的大小?學(xué)生完全沒有方向,不知所措。

圖1

解決思路:在開始實(shí)驗(yàn)前,教師需要設(shè)計(jì)教學(xué)情景,使學(xué)生對(duì)桌上的實(shí)驗(yàn)器材有必要充分的了解之后，再開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣就不會(huì)發(fā)生學(xué)生不清楚兩個(gè)相同三角形的作用的情況。

場(chǎng)景二:開始實(shí)驗(yàn)以后,學(xué)生沒有正確地?cái)[放好實(shí)驗(yàn)器材的位置,以至于小組內(nèi)同學(xué)同時(shí)從玻璃板兩邊來觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(如圖2),顯然學(xué)生沒有了解各個(gè)器材的作用,不清楚觀察玻璃板成像的方法。

圖2

解決思路:在開始實(shí)驗(yàn)前，教師同樣需要設(shè)計(jì)教學(xué)情境,讓學(xué)生明確要觀察什么,是用哪兩個(gè)器材做對(duì)比，在分組實(shí)驗(yàn)時(shí),要讓學(xué)生清楚器材該如何擺放,應(yīng)該在什么位置觀察虛像,之后才能展開有效的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

場(chǎng)景三:在本節(jié)課堂中,學(xué)生在做平面鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí),有兩組學(xué)生用平面鏡豎在了方格紙的中間,直接開始了探究活動(dòng)(如圖3),而且組內(nèi)同學(xué)通過觀察研究一致得出結(jié)論：平面鏡里小紅旗的像距離鏡面3格,外面小紅旗距離鏡面也是3格，所以物距等于像距。

圖3

解決思路:這里學(xué)生并沒有認(rèn)識(shí)到平面鏡內(nèi)的格子和小紅旗都是像,根據(jù)看到的像來確定像的位置是不科學(xué)的,因而據(jù)此得出結(jié)論也是站不住腳的,教師還需引導(dǎo)學(xué)生弄清楚實(shí)驗(yàn)的本質(zhì),找到探究方法之后，再展開探究活動(dòng)。

3 難點(diǎn)突破

在平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中,如何確定像的位置,是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。要確定像的位置,需要既能看到平面鏡中的像,又要能看到平面鏡后的實(shí)物,故應(yīng)選用平板玻璃作為實(shí)驗(yàn)器材。但是如果由老師進(jìn)行單純地講授,對(duì)學(xué)生來說門檻還是太高,不符合學(xué)生的認(rèn)知水平。在一次公開課活動(dòng)中,有兩位老師分別采用了不同的引入方法,成功地化解了這個(gè)難題。

方法一:老師以魔術(shù)視頻“澆不滅的蠟燭”引入(如圖4),設(shè)疑：怎樣破解魔術(shù)呢?老師提供的器材是：玻璃杯、平面鏡、透明玻璃板、茶色玻璃板、蠟燭、火柴。

小組討論后,學(xué)生上臺(tái)演示。一開始,學(xué)生將水杯放在了平面鏡之前,發(fā)現(xiàn)無法演示魔術(shù),后來經(jīng)小組討論后,將平面鏡換成了茶色玻璃,水杯仍然在茶色玻璃前,還是不能演示。

這時(shí)臺(tái)下的同學(xué)也加入了熱烈的討論之中,經(jīng)過臺(tái)上小組討論,臺(tái)下同學(xué)的提示,嘗試將燒杯放在茶色玻璃板之后(如圖5),成功地演示了魔術(shù)。全場(chǎng)響起掌聲,孩子們?yōu)樽约耗艹晒ρ菔灸g(shù)而感到開心不已。

圖4

圖5

此時(shí)教師追問:為什么不用平面鏡?

生:用平面鏡無法找到像的位置。

師:為什么不用透明玻璃板?

生:用透明玻璃板成的像看不太清楚,所以選擇了茶色玻璃。

師:杯子的位置要放在哪里,魔術(shù)才能成功?

生:應(yīng)放置在玻璃板后面,蠟燭像的位置上。

師:這種探究實(shí)驗(yàn)的方法被稱為等效替代法。

教師通過巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思,引導(dǎo)學(xué)生大膽嘗試,破解魔術(shù)的奧秘,激起了學(xué)生探究新知的欲望,無形中讓學(xué)生了解等效替代的實(shí)驗(yàn)方法,為后續(xù)成功地進(jìn)行平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)探究打下了基礎(chǔ)。

方法二:教師展示出兩個(gè)大小相同的三角形。

師:怎樣方便地比較三角形的大小是否一致?

生:可以將兩個(gè)三角形合在一起，看看是否完全重合。

師:我們?cè)谔骄科矫骁R中的成像情況時(shí)也可采用這種方法，需要幾個(gè)小紅旗？

生:兩個(gè)。

師:分別起什么作用?

生:把其中一個(gè)小紅旗放在鏡前,可以在鏡中觀察到小紅旗的像,把另一個(gè)等大的小紅旗放在鏡后小紅旗像的位置,如果兩者重合,就可以說明虛像和實(shí)物是等大的。

這里教師設(shè)計(jì)了實(shí)物“比大小”的教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生一下子明白了實(shí)驗(yàn)器材中提供兩個(gè)小紅旗的目的,同時(shí)暗示用等效替代法解決問題。

方法三:教師提問：怎樣找到像的位置呢?

如圖6所示，在實(shí)驗(yàn)桌上,平面鏡前已經(jīng)放置了一個(gè)啤酒罐,學(xué)生能夠清楚地看到它在平面鏡中所成的像,這時(shí)教師讓學(xué)生在平面鏡前用另外一個(gè)相同的啤酒罐來找到像的位置，比較像和物的大小,學(xué)生經(jīng)過嘗試后發(fā)現(xiàn):如果拿掉物體,像也消失了,用另外一個(gè)啤酒罐在平面鏡前后都無法找到像的位置。這里引發(fā)了學(xué)生的思考、小組內(nèi)學(xué)生激烈討論。

圖6

此時(shí)教師提問：怎樣才能找到像的位置呢？請(qǐng)各小組同學(xué)思考討論。

生:我們小組經(jīng)過討論后,得出結(jié)論。要找到像的位置,需要用玻璃板做實(shí)驗(yàn)。

教師換上玻璃板,學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)成功,孩子們又一次為自己的成功而開心、鼓掌。

在這里兩位老師采用了不同的方法引發(fā)學(xué)生思考,最后成功地突破難點(diǎn),找到了像的位置。他們以提問的形式,引發(fā)學(xué)生思考,在對(duì)比了平面鏡跟玻璃板之后,最終學(xué)生都選擇了玻璃板進(jìn)行實(shí)驗(yàn),然后又繼續(xù)通過嘗試,只有將等大的物體放到玻璃板之后,人站在玻璃板之前觀察,才能繼續(xù)完成平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)，為后面探究成像的性質(zhì)打下了基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

從課堂觀察來看,學(xué)生對(duì)未知世界充滿了好奇,有著非常濃厚的興趣,他們喜歡動(dòng)手實(shí)踐,能主動(dòng)思考。但是由于知識(shí)儲(chǔ)備、自主學(xué)習(xí)能力的缺乏,如果沒有老師及時(shí)、科學(xué)的指導(dǎo),學(xué)生激昂的情緒又會(huì)很快跌落。這就需要老師的鼓勵(lì)和幫助,并通過小組合作的方式來完成。特別是在教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),教師應(yīng)了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中的疑難點(diǎn),巧妙構(gòu)思學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，為學(xué)生的探究活動(dòng)做適當(dāng)?shù)臓恳?往往會(huì)起到事半功倍的效果。同時(shí)教師要在學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)時(shí)，深入到學(xué)生中間,參與他們的探究活動(dòng),才能及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)學(xué)生中存在的疑難點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳翠玉.“平面鏡成像”一課的教學(xué)難點(diǎn)及突破方法[J].中學(xué)物理,2017,(4):17-18.

[2] 劉海霞,田成良.剖析平面鏡成像中的三個(gè)“等效替代”[J].中學(xué)物理,2014,(10):42.