初中物理平面镜成像实验的改进

韩玉玲

实验是初中物理的重要组成部分，通过对实验的学习，能帮助学生发现并弥补自己学习中的不足，还能锻炼学生的动手操作能力和知识运用能力。所以，实验器材、实验过程都十分重要。平面镜成像实验是每个学生都应掌握的实验，通过对该实验的改进，可提高学生的学习效率。

一、现行平面镜成像实验及其不足分析

1.课本中的平面镜成像实验

初中物理教材中的平面镜成像实验比较简单，在桌面上铺一张大纸，纸上树立一块玻璃板作为平面镜。然后，沿着玻璃板在纸上画一条直线，代表平面镜的位置。将一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛，竖立着放在玻璃板后面移动，直到看上去它与前面那支蜡烛的像完全重合。这个位置就是前面那支蜡烛的像的位置，在纸上将这两个位置记录下来。在实验过程中，注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。教材中要求学生在做这个实验时，要重复做一次。用直线把两次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来，并用刻度尺分别测量它们到玻璃板的距离，将测量结果记录在表格中。然后，在教师的引导下，学生分析蜡烛及蜡烛的像在位置上有什么关系，它们之间的大小又存在怎样的关系？通过实验，结合教师的讲解，让学生掌握平面镜成虚像、平面镜的应用等知识。

2.实验中存在的误差分析

在课本中的平面镜成像实验中，采用的是玻璃板，由其充当平面镜。玻璃板本身是有一定厚度的，其表面为反射面。在以上实验中，通过这样的操作，所测量出的物距与像距可能不等。根据平面镜成像的特点，平面镜所成像的大小与物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与镜面垂直。如果实验操作过程中所测得的物距与像距不等，就会与平面镜成像的特点相违背，会让学生对此结论产生怀疑。在对实验进行实际操作时，如果操作者的眼睛正对着像的位置，那么物距与像距之间的误差就是玻璃板的厚度。在关于平面镜成像实验的技能竞赛中，点评人员指出，因为玻璃板厚度问题，实验数据应存在误差，在实验数据记录表中，物距与像距之间应该存在一定的差值。所以，要减小平面镜成像实验的误差，就要尽可能选择比较薄的玻璃板，玻璃板的折射率也尽量小。在实际操作时，操作者的眼睛应尽可能正对像的位置。

二、初中物理平面镜成像实验的改进方法之一

1.实验改进的设想

根据教材中平面镜成像的实验装置，对实验进行改进时，可将反射面设置在玻璃板的中间。在实际操作实验时，对物距、像距进行测量，可从玻璃板两侧的表面出发，这样就可以得到一样的数据，说明物距和像距是相等的。通过这样的方式测量距离，取数据时要从玻璃板两侧的表面算起，而不能从反射面开始计算。

2.具体的改进方法

教材中所采用的实验器材为玻璃板，在玻璃板上有一层深色的涂层，因为有这层涂层的存在，所以其既会反光，也会透光，就像人们夏天戴的太阳镜片一样。镀膜玻璃有两种类型，一种为阳光控制镀膜玻璃，一种为低辐射镀膜玻璃。前者能够对太阳光起到一定的控制作用，其隔热性能比较好，镀膜层具有单向透视性。后者对于远红外线具有比较高的反射比，其无论对于太阳可见光，还是对于近红外光，都具有比较高的透过率。如果在制作镀膜玻璃时采用玻璃板，因为其硬度比较大而增加其加工难度。所以，可以将一些现成的材料利用起来，如实验室中常用的橱窗卡，这是一种有机玻璃，硬度不大，能够降低加工难度。橱窗卡是在两层有机玻璃板之间夹上一张卡纸、一个底座，将底座锯开，就能够形成一个支架。然后，将家装材料中用到的玻璃贴膜利用起来，就可以达到镀膜玻璃的效果。这是因为家装玻璃贴膜迎光的一面具有与镜子一样的功能，背面具有透视性，可以利用其贴玻璃膜。

在对平面镜成像实验进行改进时，可选用单向透视型的玻璃膜，能够反射太阳辐射，也能够反射可见光，能使实验操作过程更加简便。在粘贴玻璃膜时，需要一定的技术。所以，在对玻璃膜进行加工前，需要反复练习，掌握其中的技巧，这样才能粘贴出比较好的玻璃膜。具体的粘贴方法如下：首先，要确定玻璃膜的尺寸，再利用美工刀将其裁剪好。在这个过程中需要注意的是，玻璃膜是由两层组成的，其中一层为保护膜，是无色透明的，另一层为贴膜，具有黏性并带有颜色。其次，贴膜，这一步是最关键的，在贴膜之前，应将有机玻璃板清洗干净，在贴膜上喷水。喷水的时候要将保护膜分开，只对带胶的一面喷水，然后将膜贴到适当的位置。贴完之后，用膜刮将里面的水刮出来，使贴膜保持平整。其中，喷水的目的在于在较短的时间内对膜的胶性起到一定的阻挡作用，以便对膜进行控制。在直接刮膜面时，只能用软片，如果采用硬刮片或者采用塑料刮片，则应按照上面的方法重新贴膜后，利用保护膜将膜面盖好再刮，否则会对膜造成破坏。在加工好玻璃膜以后，就可以按照教材中的实验步骤进行实验。加工好的器材如图1所示。

图1

3.实验评价

教材中平面镜成像实验的不足之处主要体现在实验器材上，通过对实验器材进行改进，就能避免因为玻璃板自身存在一定厚度造成的物距与像距不同，从而使实验数据更加精准。利用改进后的器材进行平面镜成像实验，操作步骤一样，但由于实验器材更加适合，所以整个实验也会变得更加合理，能够达到更好的实验效果。并且，通过对玻璃板这一实验器材的改进，再重复实验获得相应数据，对实验数据进行分析，就可以引导学生自己总结出平面镜成像的特点。由于学生自己操作整个过程，所以学生能对实验留下比较深刻的印象，也能强化学生对平面镜成像相关知识的理解，从而达到更好的物理实验教学效果，提高学生的物理综合学习能力。

三、初中物理平面镜成像实验的改进方法之二

1.对实验器材的改进

教材中关于平面镜成像实验，用的器材除玻璃板外，还有蜡烛，如果教师在课堂上利用蜡烛进行实验演示，或者让学生亲自动手操作实验，不仅会消耗掉比较多的蜡烛，造成资源浪费，还会污染教室内的环境。并且，燃烧的蜡烛带有一定危险性，如果学生操作不当，就可能引起不良后果。所以，在对该实验进行改进时，可从从实验器材入手，用象棋子代替燃烧的蜡烛。可以选用3种型号的象棋子，分别为大号、中号、小号，象棋子可以反复利用，而且成本低，这样能够节约资源。

2.对实验过程的改进

在对实验进行操作时，可以两名学生为一组，以小组合作学习的方式让学生完成实验。将一张纸铺在桌面上，通过对折的方式使纸平均分为两个部分。然后，学生可在折线位置处竖直地放一块玻璃板，折线就是放置平面镜的位置。然后，在玻璃板的左边正面朝上放置中号棋子。在完成这一步操作后，学生就会看到，有一个棋子的像出现在玻璃板的右边。接下来，教师可让学生对玻璃板与桌面之间的夹角做出一些调整，使棋子的像能够出现在桌面上。将玻璃板稳定下来，测量出棋子与桌面之间的夹角大小。下一步，将3种不同型号的棋子在右边的桌面上进行移动，当棋子与桌面左边的棋子完全重合时，就停止移动。制作一张数据表，重复以上实验过程，将每次实验中获得的数据填入表格中，通过对这些数据的分析，学生自然就能够总结出平面镜成像的特点(如图2所示)。

图2

3.实验评价

初中物理教学中的许多实验并不是一成不变的，教材中给出的实验器材和实验过程也并非不可改变。通过对平面镜成像的实验进行改进，能够弥补教材中实验设计的不足，也能够使学生的创新思维能力得到有效锻炼，还能够激发学生对物理实验的探索欲望，提高学生的学习积极性，使学生的思维变得更加活跃。所以，为达到更好的教学效果，教师应在教学过程中不断探索新课标精神，加强对学生的素质教育。以教材内容为中心，对教学方法、教学内容等进行改革，将物理实验的作用充分发挥出来，促进学生在物理学习中的进步，从而提升学生的物理综合水平。

在初中物理平面镜成像的实验教学中，通过对实验进行改进，能够提升实验的可操作性，使学生更加主动地参与实验，培养学生的探索精神和探究能力。在实验中，引导学生如何去探究像与物是否等大，怎样比较虚像与物的大小等，使学生的物理综合能力在实验中得到有效锻炼，促进学生在物理学习中进步。

四、结语

初中物理教材中的平面镜成像实验存在着一些不足，通过对实验器材、实验步骤进行改进，能够使整个实验设计和实验操作变得更加合理，从而获得更加准确的实验数据。通过对实验数据的分析，可帮助学生自己总结出平面镜成像的特点，从而提高学生的实验学习质量。