《探究平面镜成像》实验的改进

《探究平面镜成像》实验的改进

探究平面镜成像特点是初中物理教学中的重点，在实际教学过程，一般都是有教师演示让学生跟着老师做或者教师让学生按照课本中的实验步骤进行验证，学生往往不理解为什么用玻璃板替代平面镜，不知道如何找到像的位置?显然，这样的验证实验不符合学生的认知规律，学生不理解实验的设计过程及原理，这违背了本节内容的设计目的，探究实验的本质也没有得到体现。在处理本节探究实验的时候，笔者巧设了四个等效替代的方法，使探究目标清晰明确，难度层层分解，轻松突破难点，使学生亲身参与到实验的设计过程中，真正掌握平面镜成像特点。

在探究平面镜成像特点时，首先通过活动，让学生照镜子观察物体和像有什么关系?把猜想归类并提出两个主要的研究问题: 一是物和像的大小关系; 二是物距和像距的关系，这样使试验的目的更明确具体。1

1．比较物和像的大小

比较物体和像的大小时，首先寻找比较两物体大小的方法．例如，比较两本书的的大小，会怎么办?学生自然会把两本书合在一起进行比较，同时指出比较物体大小，最好的方法的就是把物体放在一起直接进行比较。

按照这个方法，让学生尝试比较橡皮(物体)和像的大小，学生会把橡皮贴在镜面前，这时看到物和像是相等的．教师提醒: 橡皮贴在镜面前和像相等，这只是一个特例，橡皮在镜前任何位置时都相等吗?学生：不一定，尝试把物和像直接放在一起进行比较。当把橡皮放到镜后与像比较大小时，遇到了问题。

问题1 当把橡皮放在镜后的时候，像就消失了。

方法1 用替身替代物体与像比较大小。

教师进行引导，学生思考解决问题的方法，看来不能移动物体，物体不能动，能否找个替身替代前面的铅笔到镜后与像进行比较大小呢? 强调替身和物体应该完全一样，才能替代。下面借助一支相同的橡皮，让替身到镜后与像比较大小。

问题 2 当把替身放在镜后与像比较大小时，看不到替身。把替身放在镜后不能与像比较大小，只能看到像，不能看到镜后的替身。为什么看不到镜后的物体呢?学生很容易想到因为镜子是不透明。

方法2 用透明的玻璃板替代平面镜进行实验。

既想看到镜后的像又想看到镜后的替身，该怎么办?学生自然想到把平面镜换成玻璃板再进行实验，即可以看到像，又可以看到像。物和像的大小有什么关系?你是如何判断的?生: 镜后的铅笔和像重合了。师: 重合代表什么?生: 二者相等。这样就解决了比较物像的大小关系的问题。

2．比较物和像的位置关系

问题3 像的位置如何确定？

能看到镜后的像，却没法确定它的位置，如何找到像呢?只有找到像的位置，才能比较物和像的位置关系。

方法3 用镜后替身的位置替代像的位置。

刚才比较物和像的大小时，可以看到镜后的物体与像重合，其实重合除了相等外，还有另外一层意思，镜后替身的位置就是像的位置。我们可用镜后替身的位置替代像的位置，像的位置就能确定了。我们用等效替代法解决了物和像位置

1刘海霞，田成良：“平面镜成像中的三个“等效替代”,载《中学物理》，2014年5月；P42

关系。用刻度尺量出它们到镜面的距离就是物距和像距。

问题4 用刻度尺测量物距和像距，很不方便。

用刻度尺测量物体到镜子的距离和像到镜子的要做好标记，拿开镜子和物体，再用刻度尺进行测量。但是一组实验不能说明问题，至少要测三组，又要多次重新摆放实验仪器，用刻度尺测量。这样既浪费时间，又很不方便。

方法4 用坐标纸代替刻度尺测量物距和像距。

师：在学习数学的过程中，我们画坐标轴的时候，有没有借助什么东西，不用刻度尺，就知道坐标长度的。生：联系数学中应用，想到可以用坐标纸。准备中间有一条粗线（标记平面镜的位置）的坐标纸，学生在坐标纸上分别标记出物体和像的位置，这样就可以利用坐标纸来代替刻度尺进行测量。为了增加实验结论的普遍性，要改变橡皮到玻璃板的距离，多标记几个物体和像的位置。最后，整理好实验仪器，通过坐标纸上的标记就可以一次性得到几次实验中的物距和像距，填在实验数据记录表中。

实验器材：2个相同的橡皮(一个左半边染成红色，另一个右半边染成红色) 、镀膜玻璃( 增加像的亮度) 、平面镜、坐标纸等实验器材。

笔者在本次实验教学中巧妙的设计了四个等效替代的方法，不仅引导学生自主有效的去探究实验，让学生理解了用平板玻璃代替平面镜，用替身的目的和意义，同时大大的简化了实验操作步骤，节省了探究实验的时间，提高了课堂教学的效率。