初中物理“探究平面鏡成像特點”實驗的改進

謝春華

“平面鏡”一節(jié)是初中物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容，它是通過實驗總結(jié)出平面鏡成像的特點，進而用光的反射定理說明平面鏡成像的原理，提出虛像的概念，做好平面鏡成像的實驗是關(guān)鍵。

平面鏡成像特點的探究活動，找準物體在平面鏡所成像的位置，像與物大小關(guān)系，是認識平面鏡成像特點的關(guān)鍵。還有用未點燃蠟燭去代替鏡后的像，進而研究像與物關(guān)系這一思路很巧妙。我以猜猜猜魔術(shù)和隱幣魔盒引入新課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的興趣。指導(dǎo)學(xué)生完成實驗：我在教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生完成：猜想假設(shè)，實驗論證。交流評估，并引導(dǎo)學(xué)生分組討論探究方案，設(shè)計好可行的實驗方案、怎樣記錄實驗數(shù)據(jù)、怎樣分析證據(jù)得出科學(xué)結(jié)論、交流試驗中的得失優(yōu)缺點、評估實驗方案。

在平面鏡成像的教學(xué)中，我們常利用蠟燭和玻璃板做演示實驗：在桌面上鋪一張紙，紙上豎直放置一塊玻璃板，沿著玻璃板在紙上畫一條直線，代表平面鏡的位置。把一支點燃的蠟燭放在玻璃板的前面?？梢钥吹剿诓ＡО搴蟮南?。再拿一支同樣的，但沒有點著的蠟燭，把它放到玻璃板后面蠟燭的像的位置，移動蠟燭，直到看上去它跟前面那只蠟燭的像完全重合，這支蠟燭也好像點著似的。在紙上記下這兩個位置。這樣操作可以很快得出像和物體的關(guān)系。但是，由于玻璃的透光性太強，白天光線強，在教室里演示，看到的虛像往往不很清晰。在課堂教學(xué)實際中，老師常常讓學(xué)生對比平面鏡和玻璃，選擇哪個做成像的反射面。相當一部分學(xué)生選擇平面鏡，因為它成像清晰，而忽視它不能透光的問題。雖然對比后選擇玻璃做反射面完成實驗，但是總有學(xué)生發(fā)問：為什么不把平面鏡摳幾個眼呢？這樣又能看清像，又能確定鏡后的像。針對這一妙想，所以對實驗進行了改進。

在本節(jié)課中，學(xué)生以小組為單位，讓學(xué)生會分析實驗儀器，對實驗方法、過程進行交流，做好實驗的優(yōu)缺點總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生暢所欲言，積極表達。增進學(xué)生的語言表述能力，也加強合作交流的能力。通過實驗也體現(xiàn)在合作探究中互幫互助。

大家根據(jù)現(xiàn)有器材，討論準備選擇哪些器材做實驗？分成幾組進行實驗探究。有學(xué)生發(fā)言：我們組用玻璃板來成像，用蠟燭來當做物。有學(xué)生發(fā)言：我們組用玻璃板來成像，用卡通模具來當做物。還有學(xué)生發(fā)言：我們組用殘缺平面鏡來成像，用小紅旗模型來當做物。師：在實驗過程中做個有心人，做好本組實驗方案優(yōu)缺點記錄。比較哪個方案更好。為什么？可能出現(xiàn)的方案及問題：

1、用較薄玻璃板、蠟燭完成實驗。優(yōu)點：像顏色形狀清晰，易于測量比較物像大小，物距像距關(guān)系，克服厚玻璃板所成的像，有前后兩個；不足：蠟燭易倒，實驗時間稍長蠟燭變短。蠟燭燃燒后有刺鼻氣味。

2、用較薄玻璃板、小紅旗模型完成實驗。優(yōu)點：避免用蠟燭完成試驗，給學(xué)生造成只有發(fā)光的物體才能在玻璃板后成像的誤區(qū)；不足：由于實驗室條件和物體反射光線較弱，用小紅旗模型完成試驗效果不明顯，甚至看不到像

3、用改進后的平面鏡、蠟燭或小紅旗模型完成試驗。改進了以上試驗的種種不足，實驗效果明顯。

通過三組實驗方案對比進行，發(fā)現(xiàn)殘破面鏡這組用時最少，避免使用玻璃成像時出現(xiàn)的兩個虛像問題，克服使用蠟燭實驗出現(xiàn)的放不穩(wěn)，蠟燭越燒越短的問題。也避免玻璃模具組實驗中光線不夠，成像模糊的缺點。實驗效果良好。學(xué)生完成試驗后，一致認為自制殘破面鏡方案最優(yōu)。通過對比，學(xué)生也獲得成功喜悅。

具體操作如下

【實驗器材】自制殘缺平面鏡、自制相同小紅旗模型2個、方格紙，刻度尺、三角板2個

【實驗操作步驟】

1、將殘缺平面鏡豎直架在水平桌面上，將方格紙居中，放在玻璃板下。

2、將模具A放在殘缺平面鏡前做物。將另一模具B放在殘缺平面鏡后，移動B使它與A的像重合。（并在模具A和模具B處做標記）改變模具A的位置，再重復(fù)做兩次實驗，并將數(shù)據(jù)與觀察到的現(xiàn)象填入表格內(nèi)。再換兩個位置重做以上實驗，可以得出像和物是等大的

3、再利用方格數(shù)出像和物到平面鏡的距離，很方便得出結(jié)論：像和物到平面鏡的距離相等。

4、利用數(shù)學(xué)中有關(guān)對稱的相關(guān)知識，還可以得出：平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對稱。

【實驗效果】

實驗簡單，操作性強，實驗現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生得出結(jié)論。

【實驗創(chuàng)新之處】

1.原實驗中用模具清晰度小，還容易受到光線的影響，實驗效果不能做到次次明顯，不能很好地展示給學(xué)生觀察。

2.原實驗用蠟燭，則蠟燭燃燒中高度發(fā)生變化，像物難以重合。另外，室內(nèi)氣流會使燭焰不穩(wěn)定。吹滅蠟燭后室內(nèi)還有較大的氣味。

3.打印好的方格紙代替原實驗中的大白紙，在放置鏡子處預(yù)留好和鏡子一樣厚度的一條邊，把殘破鏡豎立此處，不用尺量，形象直觀就觀察到平面鏡中“對稱的像”，標注好記號能準確說明像物等距。連線與平面鏡垂直等特點。

4.實驗的直觀性和可操作性都很強，實驗探究過程有又快捷、又準確，對比中優(yōu)勢明顯。對學(xué)生吸引力很大。

【附制作說明】

1、制作原理 平面鏡成像

2、制作材料 三條2-3厘米寬，長度30厘米左右的鏡片，兩條3厘米左右，長度30厘米左右的玻璃片。玻璃膠適量。紅色油光紙，喝酸奶的吸管2個，卡子四個。

3、制作方法 取用三條2-3厘米寬，長度30厘米左右的鏡片，將它們用玻璃膠粘在事先準備的玻璃窄條或木條上。再取用兩個卡子將它能直立即可。我選用實驗?zāi)＞吆欣锏墓潭úＡО宓哪欠N卡子。實驗的物像制作成小紅旗模具，高度占殘破面鏡二分之一左右效果最好，先裁成大小一樣的小紅旗，粘在喝酸奶的吸管上，吸管寬扁可以變化，更好卡在卡子里使它們站立穩(wěn)當。

【附注說明】鏡片窄條和玻璃窄條都是玻璃店的廢棄邊角料。所以不用一分錢也可以制作殘破面鏡。實現(xiàn)廢物二次利用。體現(xiàn)環(huán)保理念。

【附注照片說明】