“平面镜成像”实验改进与教学

刘家勋

摘 要：平面镜成像是初中光学反射现象中的重要内容，在生产和生活中有广泛的应用，本文从平面镜成像教学思考和实验中存在的问题进行了深入剖析，然后提出实验改进方案，利用改进方案对实验教学做详细阐述，符合学生的认知规律，也能培养学生的物理思维.

关键词：平面镜成像; 等效替代; 实验创新;教学策略

文章编号：1008-4134（2020）06-0024    中图分类号：G633.7    文献标识码：B

1 实验教学中的思考

人教版和粤沪版物理教材上在探究平面镜成像特点时，都直接采用了玻璃板和两只蜡烛来做实验，其实中间缺少了很多思维环节，不利于学生掌握等效替代物理方法，不能培养学生发现问题、解决问题的能力，学生失去了自我锻炼思维、自我提升的机会.这里学生有很多不明白的问题：为什么采用玻璃板而不采用平面镜？为什么要用两只相同的蜡烛？为什么点燃一只，另一只不点燃？为什么用未点燃的蜡烛去与点燃蜡烛的像重合？等等.

2 实验中存在的问题

器材稳固性会直接影响实验成功与否，如玻璃板竖直放在桌面上，如果支架不稳会导致玻璃板倾斜，导致未点燃的蜡烛与点燃蜡烛的像无法重合，无法比较像与物的大小，也无法确定像的位置.还有如果玻璃板因支架不稳而倒在桌面上或者摔在地上，玻璃可能破碎而影响学生的安全;点燃的蜡烛移动或没放稳倒下会点燃桌面上的纸造成不安全因素等;实验的时间会受到一定的限制：如果多次实验时间稍长，点燃的蜡烛因为燃烧而逐渐变短，这样导致两个蜡烛大小不相等会使实验失败;实验会受到场所和环境的影响，本实验如果在黑暗环境进行会明显一些，如果教室里没有窗帘或者在某些明亮的场所，成的像会不清晰，影响实验效果;实验中物体和像都有一定体积，无法准确一一对应，给学生确定物点和像点造成困难，如何去找两个蜡烛的圆心，对学生的数学能力水平有一定要求，也会导致时间过长而影响教学进度;实验中因为多次实验，蜡油会滴在纸面上影响整洁度，不利于画线测量距离.

3 实验仪器的改进

制作意义和价值：基于以上实验教学思考和实验器材的缺陷，笔者对原来的器材进行了创新和改进，重现了学生的思维过程，同时也从操作和安全上做了充分的考虑，让学生亲自感受，归纳得出结论.

制作材料：台签（有机玻璃）（如图1所示），茶色透明玻璃贴纸（如图2所示）、软镜子贴纸（如图3所示）、2只电子蜡烛、5mm方格坐标纸、刻度尺（如图4所示）等.

4 制作方法

台签由两块2mm有机玻璃组成，四角嵌入强磁铁而吸合在一起;在一块有机玻璃一面贴上茶色透明膜就变成了茶色玻璃，另一块一面贴上软镜子当做平面镜，这样玻璃和平面镜就完美巧妙组合在一起了，合在一起是平面镜，拆开来就出现玻璃板，同时也能将二者对比，作用非常丰富.

5 实验仪器装置

器材组装：展开图（如图5所示）、实验正视图（如图6所示）和实验俯视图（如图7所示）.

6 教学过程、演示方法和解释

6.1 如何用最简单的方法比较两个物体（两个蜡烛）的大小

比较两本书的大小，学生自然会想到把两本书合在一起进行比较;同理用平面镜实验，尝试比较像和物（手指）大小，学生会将手指贴在镜面上，这时是相等的，教师提出：这是一个特例，手指在镜前任何位置是不是相等的？像和物无法放在一起：物体移动到镜后，像消失，物不动，像不动，像却无法移动.

6.2 像和物都不动，如何比较像和物的大小

可以找到与物等大的物体（因为像的大小未知），去跟像重合，从而引出替代物.

6.3 若拿替代物去与像重合，遇到了什么困难

能观察到模糊的像，但是替代物放到平面镜后却无法看到替代物，被平面镜后的涂层挡住，要想看到平面镜后的替代物，必须将涂层去掉，从而引出玻璃板，同时为使像更清晰，应该将蜡烛点亮.

6.4 为什么替代物不需点亮

这时可以点亮替代物，或者在像一侧用强手电筒对着玻璃板照，发现看不清像或像模糊，为解决这个问题，替代物不点亮，同时采用茶色玻璃.

问题导入层层推进，用替代法一一解决：用玻璃板替代平面镜，用未点亮的蜡烛去替代点亮的蜡烛，为学生后面实验的进行做了铺垫.

7 仪器的特点和用途

仪器组装改进简单，可以完整引导学生的思维过程，将玻璃板从平面镜中剥离出来，呈现等效替代的物理方法.将平面镜和玻璃板结合起来，合起来是平面镜，让学生观察手指或铅笔，完成猜想，拆开就是玻璃板，来完成探究实验;采用茶色玻璃即使白天教室光线强效果也非常好，观察成像很清晰;用电子蜡烛去替代常用蜡烛，能始终让替代物与物体等大，且节能环保，不会滴蜡油，不会让学生惊慌失措，并能反复使用;为了让学生找到对应的点，笔者在蜡烛侧壁上画上了一条黑色竖线，当两黑色竖线重合时，下端的点就是物点或像点;有机玻璃透明度高成像清晰，不易破碎安全系数高，底座宽度5cm稳固，不易翻到，底座透明便于将镜面与坐标纸上的线重合，可以减小误差;用坐标纸替代白纸，有利于学生直接比较距离和观察垂直特点.

参考文献：

[1]彭前程，杜敏.义务教育教科书八年级物理（上册）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]束炳如，何润伟.义务教育教科书八年级物理（上册）[M].上海：上海科学技术出版社，2012：57.

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[4]陈刚.也谈“探究平面镜成像”实验的改进[J].湖南中学物理，2019，34（07）：55-56.

[5]李緒玉.探究平面镜成像实验过程改进[J].中学物理教学参考，2019，48（12）：59.

（收稿日期：2019-11-25）