平面鏡成像實驗論文

丁小磊

（石家莊市第十一中學，河北 石家莊）

新課標改版后多次提到了實驗探究和學科素養，通過對新課標的學習我認識到課標中最重要的理念就是從科學走向物理，從物理走向社會，最應該展開的就是過程和方法，最容易忽視的是科學探究不要面面俱到，而要著重落實幾個環節。基于以上理念，具體來說，平面鏡成像這節實驗課，可以放手讓學生進行探究，教師在準備實驗時，多準備一些實驗器材，比如薄厚不同的玻璃板、旗子、鏡子、坐標紙、蠟燭、電子蠟燭等，讓學生自己選擇合適的器材，對課上提出的問題進行探究。學生不僅可以探究像和物體的大小關系、位置關系，還會想到去驗證像和物體的左右是否顛倒，正立和倒立的關系等，更重要的是讓學生親歷像和物體對稱的生成過程，讓學生從感性上升到理性，眼見為實，符合學生的認知規律和特點。

一、實驗中出現的問題

測量值和結論之間的差距，我們往往統稱為誤差，可是這些所謂的誤差背后，如果我們認真觀察，仔細分析，可以發現產生誤差的原因可能是學生操作中出現了錯誤，或者是學生思維出現了障礙，還有可能是實驗器材出現了學生無法解決的問題。我在日常授課時發現，學生在實驗時會來回挪動玻璃板，當玻璃板和紙面不垂直時，學生會看到像凸出紙面在空中，或者凹進了紙里，無法在坐標紙上確定像的位置，這時候為了省事，有很多孩子就畫個差不多的位置，或者發現出現了這種現象的原因把平面鏡放好，繼續實驗，沒有進行進一步的思考。那么，當平面鏡和紙面不垂直的時候，像和物體關于鏡面對稱是否還成立呢？如果成立，能不能想辦法來驗證呢？

二、教具的制作思路

對稱是指圖形或物體相對的兩邊的各部分，在大小、形狀和排列上具有一一對應的關系。在初中數學中，學生學習對稱時要會找對稱圖形，為了找到一一對應的關系要做和對稱軸垂直的輔助線，要測量圖形上的點到對稱軸的距離，那么用這樣的思路能不能做一個可以驗證對稱的教具呢？平面鏡的位置不動，旋轉物體和替代物所在的平面，如果兩個面和平面鏡的夾角相等，物體和替代物到平面鏡的距離相等不就可以實現對稱的驗證了嗎。基于這樣的思想我制作這個教具：整個教具是由比較輕便的亞克力材料制成，背板上貼上打印好的刻度尺，因為只要證明距離相等就好，所以在實驗過程中只要數格數就可以了。夾子上綁有重錘，重錘的位置即為物體和替代物所在的位置。重錘可以來回移動，從刻度尺上就可以讀出物體和替代物到鏡面的距離。下面貼上圓形的量角器，量角器的中間也就是0度的位置為平面鏡的位置。大致思路確定之后，就是對教具的精加工了。①如何能夠讓兩個平面可以來回移動到任意位置，普通的合頁滿足不了，我們加上了阻尼轉軸來替代。②為了能旋轉范圍更大，旋轉的角度更廣，我們把物體所在的平面放到了整個面板的中間。③為了使“平面鏡”能夠和背板貼合我們在背板上挖了凹槽，這樣當旋轉平面讀角度的時候就可以更加準確了。④電子蠟燭里面是金屬的紐扣電池，為了在旋轉平面時蠟燭可以放穩，我們在旋轉的面板上加了強力磁性貼，蠟燭就可以了面板上隨意放置了。

三、教具使用效果

在教具使用的過程中，學生能清晰地看到當旋轉蠟燭所在的平面時，像好像在空中或者在平面下，這時旋轉另一個平面可以讓替代物與物體成的虛像重合。這時從量角器上讀出角度移動重錘的位置，從刻度尺上讀出物體和替代物到鏡面的距離。這個實驗教具解決了物體和像不垂直時如何驗證物體和像仍然關于鏡面對稱的問題，具有很好的使用效果。