初中物理平面鏡成像實驗的改進(jìn)

韓玉玲

實驗是初中物理的重要組成部分，通過對實驗的學(xué)習(xí)，能幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)并彌補(bǔ)自己學(xué)習(xí)中的不足，還能鍛煉學(xué)生的動手操作能力和知識運(yùn)用能力。所以，實驗器材、實驗過程都十分重要。平面鏡成像實驗是每個學(xué)生都應(yīng)掌握的實驗，通過對該實驗的改進(jìn)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

一、現(xiàn)行平面鏡成像實驗及其不足分析

1.課本中的平面鏡成像實驗

初中物理教材中的平面鏡成像實驗比較簡單，在桌面上鋪一張大紙，紙上樹立一塊玻璃板作為平面鏡。然后，沿著玻璃板在紙上畫一條直線，代表平面鏡的位置。將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭，豎立著放在玻璃板后面移動，直到看上去它與前面那支蠟燭的像完全重合。這個位置就是前面那支蠟燭的像的位置，在紙上將這兩個位置記錄下來。在實驗過程中，注意觀察蠟燭的大小和它的像的大小是否相同。教材中要求學(xué)生在做這個實驗時，要重復(fù)做一次。用直線把兩次實驗中蠟燭和它的像在紙上的位置連起來，并用刻度尺分別測量它們到玻璃板的距離，將測量結(jié)果記錄在表格中。然后，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生分析蠟燭及蠟燭的像在位置上有什么關(guān)系，它們之間的大小又存在怎樣的關(guān)系？通過實驗，結(jié)合教師的講解，讓學(xué)生掌握平面鏡成虛像、平面鏡的應(yīng)用等知識。

2.實驗中存在的誤差分析

在課本中的平面鏡成像實驗中，采用的是玻璃板，由其充當(dāng)平面鏡。玻璃板本身是有一定厚度的，其表面為反射面。在以上實驗中，通過這樣的操作，所測量出的物距與像距可能不等。根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，平面鏡所成像的大小與物體的大小相等，像和物體到平面鏡的距離相等，像和物體的連線與鏡面垂直。如果實驗操作過程中所測得的物距與像距不等，就會與平面鏡成像的特點(diǎn)相違背，會讓學(xué)生對此結(jié)論產(chǎn)生懷疑。在對實驗進(jìn)行實際操作時，如果操作者的眼睛正對著像的位置，那么物距與像距之間的誤差就是玻璃板的厚度。在關(guān)于平面鏡成像實驗的技能競賽中，點(diǎn)評人員指出，因為玻璃板厚度問題，實驗數(shù)據(jù)應(yīng)存在誤差，在實驗數(shù)據(jù)記錄表中，物距與像距之間應(yīng)該存在一定的差值。所以，要減小平面鏡成像實驗的誤差，就要盡可能選擇比較薄的玻璃板，玻璃板的折射率也盡量小。在實際操作時，操作者的眼睛應(yīng)盡可能正對像的位置。

二、初中物理平面鏡成像實驗的改進(jìn)方法之一

1.實驗改進(jìn)的設(shè)想

根據(jù)教材中平面鏡成像的實驗裝置，對實驗進(jìn)行改進(jìn)時，可將反射面設(shè)置在玻璃板的中間。在實際操作實驗時，對物距、像距進(jìn)行測量，可從玻璃板兩側(cè)的表面出發(fā)，這樣就可以得到一樣的數(shù)據(jù)，說明物距和像距是相等的。通過這樣的方式測量距離，取數(shù)據(jù)時要從玻璃板兩側(cè)的表面算起，而不能從反射面開始計算。

2.具體的改進(jìn)方法

教材中所采用的實驗器材為玻璃板，在玻璃板上有一層深色的涂層，因為有這層涂層的存在，所以其既會反光，也會透光，就像人們夏天戴的太陽鏡片一樣。鍍膜玻璃有兩種類型，一種為陽光控制鍍膜玻璃，一種為低輻射鍍膜玻璃。前者能夠?qū)μ柟馄鸬揭欢ǖ目刂谱饔茫涓魺嵝阅鼙容^好，鍍膜層具有單向透視性。后者對于遠(yuǎn)紅外線具有比較高的反射比，其無論對于太陽可見光，還是對于近紅外光，都具有比較高的透過率。如果在制作鍍膜玻璃時采用玻璃板，因為其硬度比較大而增加其加工難度。所以，可以將一些現(xiàn)成的材料利用起來，如實驗室中常用的櫥窗卡，這是一種有機(jī)玻璃，硬度不大，能夠降低加工難度。櫥窗卡是在兩層有機(jī)玻璃板之間夾上一張卡紙、一個底座，將底座鋸開，就能夠形成一個支架。然后，將家裝材料中用到的玻璃貼膜利用起來，就可以達(dá)到鍍膜玻璃的效果。這是因為家裝玻璃貼膜迎光的一面具有與鏡子一樣的功能，背面具有透視性，可以利用其貼玻璃膜。

在對平面鏡成像實驗進(jìn)行改進(jìn)時，可選用單向透視型的玻璃膜，能夠反射太陽輻射，也能夠反射可見光，能使實驗操作過程更加簡便。在粘貼玻璃膜時，需要一定的技術(shù)。所以，在對玻璃膜進(jìn)行加工前，需要反復(fù)練習(xí)，掌握其中的技巧，這樣才能粘貼出比較好的玻璃膜。具體的粘貼方法如下：首先，要確定玻璃膜的尺寸，再利用美工刀將其裁剪好。在這個過程中需要注意的是，玻璃膜是由兩層組成的，其中一層為保護(hù)膜，是無色透明的，另一層為貼膜，具有黏性并帶有顏色。其次，貼膜，這一步是最關(guān)鍵的，在貼膜之前，應(yīng)將有機(jī)玻璃板清洗干凈，在貼膜上噴水。噴水的時候要將保護(hù)膜分開，只對帶膠的一面噴水，然后將膜貼到適當(dāng)?shù)奈恢?。貼完之后，用膜刮將里面的水刮出來，使貼膜保持平整。其中，噴水的目的在于在較短的時間內(nèi)對膜的膠性起到一定的阻擋作用，以便對膜進(jìn)行控制。在直接刮膜面時，只能用軟片，如果采用硬刮片或者采用塑料刮片，則應(yīng)按照上面的方法重新貼膜后，利用保護(hù)膜將膜面蓋好再刮，否則會對膜造成破壞。在加工好玻璃膜以后，就可以按照教材中的實驗步驟進(jìn)行實驗。加工好的器材如圖1所示。

圖1

3.實驗評價

教材中平面鏡成像實驗的不足之處主要體現(xiàn)在實驗器材上，通過對實驗器材進(jìn)行改進(jìn)，就能避免因為玻璃板自身存在一定厚度造成的物距與像距不同，從而使實驗數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。利用改進(jìn)后的器材進(jìn)行平面鏡成像實驗，操作步驟一樣，但由于實驗器材更加適合，所以整個實驗也會變得更加合理，能夠達(dá)到更好的實驗效果。并且，通過對玻璃板這一實驗器材的改進(jìn)，再重復(fù)實驗獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就可以引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)出平面鏡成像的特點(diǎn)。由于學(xué)生自己操作整個過程，所以學(xué)生能對實驗留下比較深刻的印象，也能強(qiáng)化學(xué)生對平面鏡成像相關(guān)知識的理解，從而達(dá)到更好的物理實驗教學(xué)效果，提高學(xué)生的物理綜合學(xué)習(xí)能力。

三、初中物理平面鏡成像實驗的改進(jìn)方法之二

1.對實驗器材的改進(jìn)

教材中關(guān)于平面鏡成像實驗，用的器材除玻璃板外，還有蠟燭，如果教師在課堂上利用蠟燭進(jìn)行實驗演示，或者讓學(xué)生親自動手操作實驗，不僅會消耗掉比較多的蠟燭，造成資源浪費(fèi)，還會污染教室內(nèi)的環(huán)境。并且，燃燒的蠟燭帶有一定危險性，如果學(xué)生操作不當(dāng)，就可能引起不良后果。所以，在對該實驗進(jìn)行改進(jìn)時，可從從實驗器材入手，用象棋子代替燃燒的蠟燭。可以選用3種型號的象棋子，分別為大號、中號、小號，象棋子可以反復(fù)利用，而且成本低，這樣能夠節(jié)約資源。

2.對實驗過程的改進(jìn)

在對實驗進(jìn)行操作時，可以兩名學(xué)生為一組，以小組合作學(xué)習(xí)的方式讓學(xué)生完成實驗。將一張紙鋪在桌面上，通過對折的方式使紙平均分為兩個部分。然后，學(xué)生可在折線位置處豎直地放一塊玻璃板，折線就是放置平面鏡的位置。然后，在玻璃板的左邊正面朝上放置中號棋子。在完成這一步操作后，學(xué)生就會看到，有一個棋子的像出現(xiàn)在玻璃板的右邊。接下來，教師可讓學(xué)生對玻璃板與桌面之間的夾角做出一些調(diào)整，使棋子的像能夠出現(xiàn)在桌面上。將玻璃板穩(wěn)定下來，測量出棋子與桌面之間的夾角大小。下一步，將3種不同型號的棋子在右邊的桌面上進(jìn)行移動，當(dāng)棋子與桌面左邊的棋子完全重合時，就停止移動。制作一張數(shù)據(jù)表，重復(fù)以上實驗過程，將每次實驗中獲得的數(shù)據(jù)填入表格中，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生自然就能夠總結(jié)出平面鏡成像的特點(diǎn)(如圖2所示)。

圖2

3.實驗評價

初中物理教學(xué)中的許多實驗并不是一成不變的，教材中給出的實驗器材和實驗過程也并非不可改變。通過對平面鏡成像的實驗進(jìn)行改進(jìn)，能夠彌補(bǔ)教材中實驗設(shè)計的不足，也能夠使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得到有效鍛煉，還能夠激發(fā)學(xué)生對物理實驗的探索欲望，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生的思維變得更加活躍。所以，為達(dá)到更好的教學(xué)效果，教師應(yīng)在教學(xué)過程中不斷探索新課標(biāo)精神，加強(qiáng)對學(xué)生的素質(zhì)教育。以教材內(nèi)容為中心，對教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行改革，將物理實驗的作用充分發(fā)揮出來，促進(jìn)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的進(jìn)步，從而提升學(xué)生的物理綜合水平。

在初中物理平面鏡成像的實驗教學(xué)中，通過對實驗進(jìn)行改進(jìn)，能夠提升實驗的可操作性，使學(xué)生更加主動地參與實驗，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和探究能力。在實驗中，引導(dǎo)學(xué)生如何去探究像與物是否等大，怎樣比較虛像與物的大小等，使學(xué)生的物理綜合能力在實驗中得到有效鍛煉，促進(jìn)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中進(jìn)步。

四、結(jié)語

初中物理教材中的平面鏡成像實驗存在著一些不足，通過對實驗器材、實驗步驟進(jìn)行改進(jìn)，能夠使整個實驗設(shè)計和實驗操作變得更加合理，從而獲得更加準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，可幫助學(xué)生自己總結(jié)出平面鏡成像的特點(diǎn)，從而提高學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)質(zhì)量。