初中科学平面镜成像实验的改进研究

郭进杰

摘要：平面镜成像实验是初中光学中重要的学生实验，但由于直接用平面镜无法观察到镜后面的像，便都采用玻璃板来代替平面镜，但这样一来成像效果不明显，也无法证明所成的像在镜的另一侧.通过研究，本人对平面镜成像实验进行了改进，能很好地纠正了学生的前概念“平面镜所成的像在镜子里面”；解决了立体空间像与物的对应关系，形象地说明像与物左右相反；避免了使用玻璃板前后两个面都能成像等不利因素.

关键词：初中科学 平面镜成像实验 改进研究

在2011年教育部颁布的《课程标准》中有这样的要求：在教学中应该鼓励学生自己动手、自己探索科学规律，提倡探究性的教学方式。因此在初中科学教学中，我积极引导学生主动探究，特别是对“平面镜成像”这一实验做了大胆改进，《平面镜成像》是初中科学教学中的重点内容，要想让同学们很好地了解“平面镜成像的性质”，光靠老师的讲解是不行的，而应该通过实验来达到目的。“平面镜成像”一节是在学习了光的直线传布与光的反射的基础上，学习认识平面镜成像，它是前两节课知识的应用。从本节课开始将较完全的研讨 “像”这个概念，本节课的一些研讨方法和思路，为后面一章研讨凸透镜成像奠定了基础，所以，本节具有重要的承上启下作用。教材中安排了《平面镜成像》的探究实验，通过实验探究得出平面镜成像的特点，进而用光的反射定律说明平面镜成像的原理，提出虚像的概念，最后介绍平面镜的应用。做好课本中的探究实验是使学生认识平面镜成像特点的关键。这是培育学生器重实验和归纳，提高学习能力的好素材。为后面做光学实验作了必要的准备。教材中利用两支相同的蜡烛和玻璃板设计的演示实验，虽简便易行，但仍存在一些不足。鉴于存在的不足，我做了一些创新和改进的尝试。

一、对实验的改进

1.玻璃板应该选择薄玻璃，厚度为3mm，尺寸大小为12cm×15cm，边缘用砂轮打磨，防止实验时锋利棱角划伤学生。

2.纸张选用8K白纸，在白纸的中间画一条线。

3.选用点燃的蜡烛作为物体，蜡烛的高度在10cm以下，以一根长蜡烛一分为二为宜。

4.在成像一侧的白纸上，放上一张蓝色复写纸作为背景。

【实验过程】在白纸的中间画一条线MN作为平面镜的位置，线上竖立一块薄玻璃板（玻璃板与线重合）作为平面镜，实验时在玻璃板前放一支点燃的蜡烛，用铅笔描出蜡烛在白纸上的横截面位置，在玻璃背面的白纸上，放上一张蓝色复写纸作为背景，在玻璃板后再放一支未点燃的同样蜡烛，移动蜡烛，直到从玻璃板前看来这支蜡烛好像点燃一样，即让它恰好与蜡烛所成的像在同一位置，用铅笔描出镜后蜡烛在蓝色复写纸上的横截面位置，通过复写印在了白纸上。取出白纸，找出蜡烛及蜡烛像的横截面圆心的点的位置分别标为S和S′，连接SS′与平面镜所在直线MN相交于点O，用刻度尺量出SO与S′O两线段的长度，并做比较是否相等。用直角三角板判断SS′与MN是否垂直。可将上述8K白纸用透明胶带贴在黑板上，对实验结果进行反馈矫正。重新摆放好实验装置，改变物距，按前面的步骤重新实验。归纳分析数据，总结得出平面镜成像规律。

二、改进实验的优点

1.使用薄玻璃，避免玻璃两个表面都成像对实验的影响，几乎没有学生发现有两个像的情况。

2.玻璃选用面积小的规格，成本低，用玻璃店的下腳料即可；面积小，不易破损，防止伤到学生；而且搬运存放都比较方便，这体现了对学生及实验老师的人性关怀；边缘用砂轮打磨，防止实验时锋利的棱角对师生造成伤害。

3.用点燃的蜡烛代替棋子作为物体，容易观察到蜡烛火焰清晰的像，符合实验的直观性、可见性、可操作性。

4.用蓝色复写纸作为背景，颜色较深，便于观察到蜡烛火焰清晰的像；而且容易将像的位置复写在下面的白纸上，该方法简便易行。

5.蓝色复写纸可以反复使用几十次以上，用后及时回收保存，实验成本低。

6.将实验的8K白纸用透明胶带贴在黑板上，对实验结果进行反馈矫正。做法新颖、直观、醒目，反馈方案简便易行，效果较好。

7.将演示实验改进为分组活动，方案简便易行，教育成本低廉，课堂上学生学习参与热情高涨，探究学习气氛活跃，教学效果较好。

我们认为，对课本实验是编者的设计，是别人的经验总结，对于一线的教育工作者，如不加思考拿起器材就动手实验，往往会造成实验的失败。教材编者的实验设计，我们要反复推敲，反复演练，抓住要害，保证实验的顺利成功。有些实验可能编者考虑还不够周全，需要适当进行改进，我们在改进实验时，尽量利用身边材料，简单易得，学生一方面可身临其境，自己驾驭实验，另一方面树立科学就在身边，变废为宝的思想，增强对知识的理解及节约环保的意识，并考虑如何降低教育成本。另外在分组实验中，清晰的实验现象，明显的实验效果，还能提高学生观察和实验的能力，且使学生对科学学习有着长久的动力，增加了学生对实验及结论的可信度。

三、实验教学总结

（1）通过画光路图来解释像是怎样形成的。

（2）从两方面准确地确定像的位置，一个是实验中直接观察像的位置，另一个是通过光路图确定。

（3）明确地看到物距和像距相等，并且证明了像的大小等于物体的大小。

关于平面镜成像的实验教学设计是以科学探究为中心，注重科学猜想和验证，教师在整个实验教学中只是起到引导作用，采用“半放”甚至“全放”的方式，让学生自己去发现问题、解决问题。在探究的过程中注重对猜想的验证，让学生意识到任何一个结论的得到都是需要采用一定的方法来检验是否正确完善，并且所采取的方法要有科学性和可靠性。

参考文献：

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[2]张友华.平面镜成像实验仪在教学中的研制与应用[J].中学科学教学参考，2015，44（1）：71.

[3]徐稀琳.科学探究：平面镜成像――第十一届全国青年科学教学大赛一等奖教学案例介绍[J].科学教学，2015，37（4）：47―50.