全方位审视“探究平面镜成像特点的实验”

徐东英

【摘要】“探究平面镜成像特点的实验”是中考物理探究型实验的重点，可以说实验题要从目的、设计、操作、原理、结论等多个环节进行考查，能让学生从各个角度和方位去探究实验，要学会创设实验，经历科学探究，学生应以“知识发现者”的身份参与科学探究的过程，需要让学生在不同的情境中运用所学的规律来解释实际问题，提升学生解决实际问题的能力.

【关键词】初中物理；平面镜成像；解题技巧

在“探究平面镜成像特点的实验”中，为了让学生能从不同的角度探究，比如器材的选择、摆放、探究方法、探究过程、实验的注意事项、数据的分析与处理、归纳分析得出结论、实验的评价及改进等，如果能从这些角度进行探究合作，必能提高学生认知及操作水平，从而激发学生新的学习动力.

下面从一道多维度考查的光学试题进行剖析思考.

例题  如图1甲所示，某兴趣小组关于对探究平面镜成像特点进行了实验，在实验室小组分工明确，在玻璃板的前面放置一支蜡烛A并且点燃，这时小组同学通过玻璃板看到其后面有它的像.

（1）实验探究应在（选填“较暗”或“较亮”）的环境中进行.此小组实验时，选择用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是不仅能观察到蜡烛的像，也便于；应选择（选填“薄”或“厚”）玻璃板进行实验.

（2）小组同学甲再拿一支与A完全相同的蜡烛B进行实验，目的是比较像与物体的关系，这里用到的是科学研究中的（选填“控制变量法”“转换法”或“等效替代法”）.

（3）小组同学是眼睛通过蜡烛（选填“A”或“B”）这一侧去观察到蜡烛的像并去寻找像的位置，在实验过程中，同学们发现在玻璃板后面无论如何移动蜡烛B，都无法使蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，造成这种情况的原因可能是.

（4）如果要使像更清楚，可以在（选填“物”或“像”）一侧铺上黑纸.

（5）为了多次实验（选填“寻找普遍规律”“求平均值减小误差”），在实验中应多次改变蜡烛A的位置；解决上述问题后，图乙是三次实验兴趣小组在白纸上记录的各对应点的位置，即像与物对应点的位置，小组同学对这些对应点的信息进行分析与处理，可得出的相应的结论是（写出一条即可）.

（6）小组同学乙取走蜡烛B，把光屏放在玻璃板后，发现无论怎样去移动光屏，蜡烛A的像都不能被光屏所承接，通过这些现象可以说明平面镜成的是（选填“实像”或“虚像”）.

（7）小组同学还进行了课后实践活动，去观查探究为什么我们熟悉的小汽车的前挡风玻璃都做成倾斜的，请通过光学知识来解释这么设计的理由是：（写出一条）；而小组同学还发现，夜晚开车的过程中，如果后方发出的刺眼的强光射向前挡风玻璃后，将会被它反射到（选填“上方”或“下方”），这样就不会对司机视线产生干扰，避免危险的发生.

答案：（1）较暗；便于确定像的位置；薄.（2）大小；等效替代法.（3）A；玻璃板没有竖直放置.（4）像.（5）寻找普遍规律；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等.（6）虛像.（7）物体的像不会影响司机的视线；下方.

解析  对于探究平面镜成像特点的实验，考查的范围比较广，能够从“问题、证据、解释、交流”四个维度进行全面考查，涉及的知识点也比较多.

（1）光学实验往往要考虑实验的观察效果，所以要在较暗的环境下进行，目的是让实验现象更明显；实验中通常都采用玻璃板是透明的，原因就是玻璃板能透过光，玻璃板还能成像，同时我们既能透过玻璃板看到后面的物体，也便于我们像的位置确定；对于此实验的原理是光的反射，又因为玻璃板的两个表面同时发生反射，两个反射面各成一个像，而为了避免产生重影对实验有影响，因此尽量选择较薄的玻璃板进行实验.

（2）小组同学甲再拿一只与A完全相同的蜡烛B进行实验，如果蜡烛B能和点燃的蜡烛A的像完全重合，也就说明物体所成的像和物大小是相等的，这样能证实像与物的大小关系.玻璃板后没有点燃的蜡烛B与A的像重合，替代镜前蜡烛的像，用到了“等效替代法”.

（3）小组同学是通过眼睛蜡烛A这一侧去观察到蜡烛的像并去寻找像的位置，因为平面镜成像特点是光的反射；在实验过程中，同学们发现在玻璃板后面无论如何移动蜡烛B，要蜡烛B与蜡烛A的像完全重合的现象都无法达到，其原因可能是玻璃板没有竖直放置，导致像不能竖直落在玻璃板的后面.

（4）实验中在同样的实验环境下，如果要使像更清楚，就应该让更多的光反射，由于黑色物体吸光性强，所以可以在像一侧铺上黑纸，可使像更清楚.

（5）实验中多次改变蜡烛A的位置，是为了使获得的结论更具有普遍性；三次实验兴趣小组在白纸上记录的各对应点的位置，对这些对应点的信息进行分析与处理，可从连线垂直方面、像和物到平面镜距离方面等得出结论，也就是像与物关于平面镜对称.

（6）对于实验中验证像的虚实的方法是光学普遍使用的方法，即将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无像，若不能承接则为虚像，所以平面镜成的是虚像.

（7）此问仍属于科学态度与责任的培养，属于实践应用方面，也是实践性作业设计的一部分.根据物体关于平面镜成像对称的特点，小汽车的前挡风玻璃之所以都做成倾斜的，可以使其成的像不在正前方，这样将不会对司机视线造成干扰和影响.夜晚开车的过程中，如果后方发出的刺眼的强光射向前挡风玻璃后，根据光的反射定律，光线将会被它反射到下方，没有形成在正前方，这样也不会对司机视线产生干扰，可避免危险的发生.

点评  在实验考查的范围中，主要涉及了实验的原理、环境的选取、器材的选择、摆放、表格设计、数据的分析处理、结论的归纳等，此实验的创新之处是实验的改进及评价，比如，用方格纸代替白纸的好处？本实验如果用棋子代替蜡烛有何优点和缺点？如何改进？等等问题上都有创新之处，这才是真正实验探究目的所在.

结语

可以说，通过探究“平面镜成像特点的实验”的赏析，不难看出对于实验问题应加以重视，特别是解决方法上，要敢于探究、质疑、创新，要多培养学生的探究意识和创新精神，在落实学科核心素养的同时，需要让学生在不同的情境中运用所学的规律来解释实际问题，提升学生解决实际问题的能力，培养学生的科学素养和人文精神.