平面镜成像实验的改进

河北省承德县第二中学 李海冰

一、目的

平面镜成像是教科版八年级物理上册第四章第三节的内容。课本上设计的平面镜成像实验所需器材包括：一块平板玻璃，两根蜡烛等。但原有实验存在两个问题：第一，平面镜不容易固定；第二，很难准确测量蜡烛和像到平板玻璃的距离。

针对上述两个问题，我对课本上的平面镜成像实验进行了改进。改进后的实验不仅使学生操作起来更方便、简单，并且更易于学生理解和掌握实验原理及相关知识。

二、改进后的实验装置图及实验器材

1.实验装置图（见图1）。

图1

2.实验器材。

改进后的实验需要准备的器材包括：带有刻度的胶合板（25 厘米×7 厘米），金属做成的两个玻璃夹，电子蜡烛两个，平板玻璃一块，平面镜一块。

三、探究平面镜成像的规律

1.确定像的位置。

先按照课本上的实验安排进行操作。把电子蜡烛放在平面镜前，我们能看到蜡烛在平面镜中所成的像，却不能准确找到所成像的具体位置（见图2）。那么，蜡烛所成的像到底在哪里？是在镜子里面还是在镜子后面呢？仔细观察我们会发现，平面镜的里面和后面都找不到蜡烛所成的像（见图3）。

图2

图3

那怎样改进才能便于我们确定像的位置呢？为了解决这一问题，在改进的实验里，我们用平板玻璃代替平面镜。首先把点燃的电子蜡烛放在平板玻璃前。之后，在其另一侧移动完全相同的未点燃的电子蜡烛，直到它与点燃的电子蜡烛所成像的位置完全重合。这样我们就可以确定像的位置了。

2.比较像与物的大小关系。

当发现未点燃的电子蜡烛与点燃的电子蜡烛所成的像的位置完全重合时，我们也就可以观察到点燃的电子蜡烛在平板玻璃上所成的像大小与未点燃的电子蜡烛完全相同。因此，我们可以从中直观得出结论：物体在平面镜（平板玻璃）中所成的像的大小与物体大小相等（见图4）。

图4

3.比较物体和像到平板玻璃距离的关系。

把电子蜡烛分别放在平板玻璃前5 厘米（见图5）、10 厘米（见图6）、15 厘米（见图7）处，然后用未点燃的电子蜡烛去找点燃的电子蜡烛所成的像的位置。经过实验，我们发现所成像的位置也分别在平板玻璃后5 厘米、10 厘米、15 厘米处。这样我们就可得出“物体和其所成的像到平面镜（平板玻璃）的距离相等”的结论。

图5

图6

图7

4.像的虚实。

在点燃的电子蜡烛一侧，可以看到平板玻璃后面点燃的电子蜡烛的像（见图8）；到平板玻璃后面看，在所成像的位置处的电子蜡烛并没有被点燃（见图9）。因此，我们可以确定平面镜（平板玻璃）所成的像是虚像。

图8

图9

通过完成改进后的实验，同学们就比较容易直观了解和掌握关于平面镜成像的以下知识点：平面镜所成的像是虚像；像与物体大小相等；物体到平面镜的距离等于像到平面镜的距离。

四、装置改进的意义

1.改进后的装置是把平板玻璃固定在胶合板上，这样平板玻璃放置稳固，便于实验操作；平板玻璃代替平面镜更便于在同一侧同时观察物体与像的关系。

2.用电子蜡烛代替蜡烛，解决了蜡烛站立问题和满屋子蜡烛燃烧的气味问题，尤其是解决了测量物体和像到平面镜的距离时烛焰晃动导致数据不准确的问题。

3.由于作为底座的胶合板本身标好了刻度，所以物体和像到玻璃板的距离不必使用刻度尺测量，仅通过观察即可得出数据。