平面鏡成像實驗中的難點及其突破①

(江蘇省海門市海南中學(xué),江蘇 海門 226100)

1 引言

探究平面鏡成像特點實驗是初中學(xué)生接觸到物理學(xué)科之后的一次重要的實驗探究活動,對于培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣、學(xué)習(xí)態(tài)度有重要的引領(lǐng)作用,需要老師細(xì)心的指導(dǎo)、點撥,讓學(xué)生了解實驗的基本流程,掌握基本的實驗方法。

2 教學(xué)場景及解決思路

在平面鏡成像這節(jié)課上,學(xué)生通過實驗,找出平面鏡成像的特點是學(xué)生自主探究活動的一個重要環(huán)節(jié),如何使用實驗器材進(jìn)行探究活動,從而找到平面鏡成像的特點,是學(xué)生實驗中的一個難點。在一次公開課活動中筆者觀察到了學(xué)生在進(jìn)行實驗探究活動時遇到的一些疑點、難點,現(xiàn)將其中一些典型的錯誤場景、疑難場景舉例分析如下。

場景一:如圖1所示是老師在沒有對學(xué)生做任何交代和鋪墊的情況下，就讓學(xué)生開始實驗探究活動。這時,學(xué)生被兩個相同的三角形物體迷惑了,怎樣找到它的像，怎么來比較像與物的大小?學(xué)生完全沒有方向,不知所措。

圖1

解決思路:在開始實驗前,教師需要設(shè)計教學(xué)情景,使學(xué)生對桌上的實驗器材有必要充分的了解之后，再開始進(jìn)行實驗,這樣就不會發(fā)生學(xué)生不清楚兩個相同三角形的作用的情況。

場景二:開始實驗以后,學(xué)生沒有正確地擺放好實驗器材的位置,以至于小組內(nèi)同學(xué)同時從玻璃板兩邊來觀察實驗現(xiàn)象(如圖2),顯然學(xué)生沒有了解各個器材的作用,不清楚觀察玻璃板成像的方法。

圖2

解決思路:在開始實驗前，教師同樣需要設(shè)計教學(xué)情境,讓學(xué)生明確要觀察什么,是用哪兩個器材做對比，在分組實驗時,要讓學(xué)生清楚器材該如何擺放,應(yīng)該在什么位置觀察虛像,之后才能展開有效的實驗探究活動。

場景三:在本節(jié)課堂中,學(xué)生在做平面鏡成像實驗時,有兩組學(xué)生用平面鏡豎在了方格紙的中間,直接開始了探究活動(如圖3),而且組內(nèi)同學(xué)通過觀察研究一致得出結(jié)論：平面鏡里小紅旗的像距離鏡面3格,外面小紅旗距離鏡面也是3格，所以物距等于像距。

圖3

解決思路:這里學(xué)生并沒有認(rèn)識到平面鏡內(nèi)的格子和小紅旗都是像,根據(jù)看到的像來確定像的位置是不科學(xué)的,因而據(jù)此得出結(jié)論也是站不住腳的,教師還需引導(dǎo)學(xué)生弄清楚實驗的本質(zhì),找到探究方法之后，再展開探究活動。

3 難點突破

在平面鏡成像實驗中,如何確定像的位置,是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點。要確定像的位置,需要既能看到平面鏡中的像,又要能看到平面鏡后的實物,故應(yīng)選用平板玻璃作為實驗器材。但是如果由老師進(jìn)行單純地講授,對學(xué)生來說門檻還是太高,不符合學(xué)生的認(rèn)知水平。在一次公開課活動中,有兩位老師分別采用了不同的引入方法,成功地化解了這個難題。

方法一:老師以魔術(shù)視頻“澆不滅的蠟燭”引入(如圖4),設(shè)疑：怎樣破解魔術(shù)呢?老師提供的器材是：玻璃杯、平面鏡、透明玻璃板、茶色玻璃板、蠟燭、火柴。

小組討論后,學(xué)生上臺演示。一開始,學(xué)生將水杯放在了平面鏡之前,發(fā)現(xiàn)無法演示魔術(shù),后來經(jīng)小組討論后,將平面鏡換成了茶色玻璃,水杯仍然在茶色玻璃前,還是不能演示。

這時臺下的同學(xué)也加入了熱烈的討論之中,經(jīng)過臺上小組討論,臺下同學(xué)的提示,嘗試將燒杯放在茶色玻璃板之后(如圖5),成功地演示了魔術(shù)。全場響起掌聲,孩子們?yōu)樽约耗艹晒ρ菔灸g(shù)而感到開心不已。

圖4

圖5

此時教師追問:為什么不用平面鏡?

生:用平面鏡無法找到像的位置。

師:為什么不用透明玻璃板?

生:用透明玻璃板成的像看不太清楚,所以選擇了茶色玻璃。

師:杯子的位置要放在哪里,魔術(shù)才能成功?

生:應(yīng)放置在玻璃板后面,蠟燭像的位置上。

師:這種探究實驗的方法被稱為等效替代法。

教師通過巧妙的實驗構(gòu)思,引導(dǎo)學(xué)生大膽嘗試,破解魔術(shù)的奧秘,激起了學(xué)生探究新知的欲望,無形中讓學(xué)生了解等效替代的實驗方法,為后續(xù)成功地進(jìn)行平面鏡成像的實驗探究打下了基礎(chǔ)。

方法二:教師展示出兩個大小相同的三角形。

師:怎樣方便地比較三角形的大小是否一致?

生:可以將兩個三角形合在一起，看看是否完全重合。

師:我們在探究平面鏡中的成像情況時也可采用這種方法，需要幾個小紅旗？

生:兩個。

師:分別起什么作用?

生:把其中一個小紅旗放在鏡前,可以在鏡中觀察到小紅旗的像,把另一個等大的小紅旗放在鏡后小紅旗像的位置,如果兩者重合,就可以說明虛像和實物是等大的。

這里教師設(shè)計了實物“比大小”的教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生一下子明白了實驗器材中提供兩個小紅旗的目的,同時暗示用等效替代法解決問題。

方法三:教師提問：怎樣找到像的位置呢?

如圖6所示，在實驗桌上,平面鏡前已經(jīng)放置了一個啤酒罐,學(xué)生能夠清楚地看到它在平面鏡中所成的像,這時教師讓學(xué)生在平面鏡前用另外一個相同的啤酒罐來找到像的位置，比較像和物的大小,學(xué)生經(jīng)過嘗試后發(fā)現(xiàn):如果拿掉物體,像也消失了,用另外一個啤酒罐在平面鏡前后都無法找到像的位置。這里引發(fā)了學(xué)生的思考、小組內(nèi)學(xué)生激烈討論。

圖6

此時教師提問：怎樣才能找到像的位置呢？請各小組同學(xué)思考討論。

生:我們小組經(jīng)過討論后,得出結(jié)論。要找到像的位置,需要用玻璃板做實驗。

教師換上玻璃板,學(xué)生演示實驗成功,孩子們又一次為自己的成功而開心、鼓掌。

在這里兩位老師采用了不同的方法引發(fā)學(xué)生思考,最后成功地突破難點,找到了像的位置。他們以提問的形式,引發(fā)學(xué)生思考,在對比了平面鏡跟玻璃板之后,最終學(xué)生都選擇了玻璃板進(jìn)行實驗,然后又繼續(xù)通過嘗試,只有將等大的物體放到玻璃板之后,人站在玻璃板之前觀察,才能繼續(xù)完成平面鏡成像的實驗，為后面探究成像的性質(zhì)打下了基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

從課堂觀察來看,學(xué)生對未知世界充滿了好奇,有著非常濃厚的興趣,他們喜歡動手實踐,能主動思考。但是由于知識儲備、自主學(xué)習(xí)能力的缺乏,如果沒有老師及時、科學(xué)的指導(dǎo),學(xué)生激昂的情緒又會很快跌落。這就需要老師的鼓勵和幫助,并通過小組合作的方式來完成。特別是在教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié),教師應(yīng)了解學(xué)生在實驗探究活動中的疑難點,巧妙構(gòu)思學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，為學(xué)生的探究活動做適當(dāng)?shù)臓恳?往往會起到事半功倍的效果。同時教師要在學(xué)生進(jìn)行探究活動時，深入到學(xué)生中間,參與他們的探究活動,才能及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)學(xué)生中存在的疑難點。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳翠玉.“平面鏡成像”一課的教學(xué)難點及突破方法[J].中學(xué)物理,2017,(4):17-18.

[2] 劉海霞,田成良.剖析平面鏡成像中的三個“等效替代”[J].中學(xué)物理,2014,(10):42.