平面镜成像实验的改进与优化

张玉 杜加军

摘 要：分析了以蜡烛为材料进行平面镜成像实验的某些弊端和不便，用上面左右半侧涂红颜色的跳棋子代替蜡烛进行实验，节约成本、时间，减少人力、物力、财力的消耗.方便、安全、准确的得出实验结论.

关键词：平面镜成像;蜡烛;跳棋子;刻度尺;薄镀膜平面玻璃

中图分类号：G632      文献标识码：A      文章编号：1008-0333（2021）23-0088-02

收稿日期：2021-05-15

作者简介：张玉（1984.11-），女，山东省临沂人，研究生，中学一级教师，从事中学物理教学研究.

物理是一门以观察实验为基础的学科，沪科版八年级物理第四章第二节平面镜成像实验是初中物理的一个比较重要的实验.在这一节中，沪科版物理八年级全一册的教材是以蜡烛为材料来进行实验，探究过程如下：

实验需要的器材：两支相同的蜡烛、一块玻璃板、玻璃板支架、一张纸、一个光屏、一把刻度尺及火柴.

请参照图4-13所示步骤完成实验.

1.将纸平铺在水平桌面上，玻璃板垂直架在纸上，在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛，透过玻璃板观察其另一侧蜡烛的像.

2.将光屏放到像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像.

3.将另一支完全相同的、但未点燃的蜡烛放到玻璃板后像的位置，与像重合（观察到未点燃蜡烛的烛芯上好像也有了烛焰）.比较像与蜡烛的大小、正倒等关系.

4.在玻璃板下所铺的白纸上描绘出蜡烛、玻璃板和蜡烛像的位置.

5.画出连接蜡烛和像的直线，量出直线与玻璃板的夹角，用刻度尺量出蜡烛和像到玻璃板的

距离.

但是经过大量的实际操作，我发现用蜡烛做实验会出现某些弊端和不便.

第一，实验前需要准备两支完全相同的蜡烛，因为实验时一支蜡烛是点燃的，而另一支则是不点燃的，这就导致实验过程中被点燃的那支蜡烛因消耗而变短后两支蜡烛的长度不相同，经常需要切去未点燃蜡烛的一部分后再做实验，或者不停的更换新的同一高度的蜡烛，不仅损耗了材料，浪费了实验成本，而且增加了工作量.

第二，实验过程中难免有蜡烛油滴落在实验桌和地面上，因此下面垫的纸张就需要经常换;滴落在地上的蜡烛油会使地面很滑，给师生造成安全隐患;更重要的是，对于初二的学生来说，用火比较危险，实验中铺在镜面下的纸张也有点燃的隐患.另外，学生实验中燃烧蜡烛产生的烟味也不环保.

第三，用燃烧的蜡烛来做实验不够形象，因为日常的生活经验告诉我们，照镜子的时候一般的物体（如我们人、衣服、饰物等）本身是不发光的，生活中大部分物体都不是光源，都是反射的光.而点燃的蜡烛是光源，是正在发光的，这就容易使学生产生一个误区，以为只有光源才符合平面镜成像的结论从而误以为实验与生活实际不相符.

第四，燃烧的火焰的像无法用具体的物体代替，也就是说用蜡烛当研究对象，探究平面镜成像实验无法准确得到像与物大小相等的结论，影响了实验的准确性.

第五，也是关键的一点，用蜡烛来做这个实验不能区分物与像左右相反这个现象，忙忙碌碌一节实验课，到头来却不能从实验中得出物与像左右相反的结论，那么在以后的练习和应用中，学生难免会出现混淆.

针对以上用蜡烛做实验的种种弊端，我將平面镜成像实验的材料进行了这样的改进：

第一，取一张白纸铺在水平桌面上，并在白纸的中心画一条直线.

第二，如图1将正面镀膜的薄平面玻璃插入三角支架固定住（三角支架的凹痕能够保证垂直固定玻璃板，避免因平面玻璃倾斜造成的像偏上或者偏下的现象，从而无法使像与物体完全重合），然后把固定住的玻璃板放在直线上，平面玻璃镀膜的一面底部与直线重合，并用三角尺检查玻璃板与底面是否垂直，如有偏差应作出适当调整，确保垂直.

第三，如图2将上面右侧半圆涂红颜色的三角跳棋子（物体）放在膜面前方5-10cm外，并用笔标上记号，透过玻璃板观察其另一侧跳棋子的像.

第四，将光屏放到像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像.

第五，如图3将另一个上面左侧涂红颜色的跳棋子（像）放在平板玻璃的另一面，慢慢移动，使像与物完全重合，并标上记号.观察像与物的左右关系、大小、正倒等关系.

第六，画出连接像与物的直线，量出直线与玻璃板之间的夹角，再用刻度尺量出像与对应物体到玻璃板的距离.

第七，改变物到玻璃板的距离，重复上述第五、第六两实验步骤.

经过多次实验，可以得出如下结论：

（1）物体通过平面镜所成的像是虚像;

（2）像与物体左、右相反，大小相同;

（3）物与像的连线跟镜面垂直，像与物到镜面的距离相等.

即平面镜成像，像与物体对于平面镜是对称的.

综上所述，可以看出用上面左右两侧涂色跳棋子代替蜡烛做平面镜成像实验的优点：

（1）操作方便，不需要点燃，安全无隐患.

（2）形象，像与物都是具体的、完整的，像物可以完全重合.与学生的实际生活经验相符，学生容易理解.

（3）准确，像与物均能分辨左、右，实验效果更加准确，特别是轻而易举的解决了像与物左、右相反的困扰，为学生以后的练习和应用打下了基础.

（4）耐用，可反复无限次使用，不需要考虑由于燃烧变短而导致的两支蜡烛长度有偏差不再完全相同的问题;节约成本、时间，减少人力、物力、财力的消耗.

（5）联系生活，两颗普通的跳棋子也可以成为实验的重要道具，充分让学生体验到物理从生活中来的思想.

用蜡烛做平面镜成像实验存在诸如不准确、不安全、不方便等种种弊端和不便，本文采用上面左右半侧涂红颜色的跳棋子（一物一像）代替蜡烛来进行平面镜成像实验，准确形象、安全方便、简捷快速的得出结论.既从实验中解决了像与物左、右相反的困扰，又使学生体会到物理从生活中来，到生活中去的思想，为以后的学习和生活打下坚实的基础.

参考文献：

[1]义务教育物理课程标准实验教科书编写组.平面镜成像[M].上海：上海科学技术出版社，2012（6）：58-61.

[2]石玉东.平面镜成像实验的质疑与改进[J].实验教学与仪器，2011，3（12）：21-22.

[3]丁业英.“平面镜成像”实验装置的改进与创新[J].实验教学与仪器，2006，5（5）：27-28.

[责任编辑：李 璟]