初中科學平面鏡成像實驗的改進研究

郭進杰

摘要：平面鏡成像實驗是初中光學中重要的學生實驗，但由于直接用平面鏡無法觀察到鏡后面的像，便都采用玻璃板來代替平面鏡，但這樣一來成像效果不明顯，也無法證明所成的像在鏡的另一側.通過研究，本人對平面鏡成像實驗進行了改進，能很好地糾正了學生的前概念“平面鏡所成的像在鏡子里面”；解決了立體空間像與物的對應關系，形象地說明像與物左右相反；避免了使用玻璃板前后兩個面都能成像等不利因素.

關鍵詞：初中科學 平面鏡成像實驗 改進研究

在2011年教育部頒布的《課程標準》中有這樣的要求：在教學中應該鼓勵學生自己動手、自己探索科學規律，提倡探究性的教學方式。因此在初中科學教學中，我積極引導學生主動探究，特別是對“平面鏡成像”這一實驗做了大膽改進，《平面鏡成像》是初中科學教學中的重點內容，要想讓同學們很好地了解“平面鏡成像的性質”，光靠老師的講解是不行的，而應該通過實驗來達到目的。“平面鏡成像”一節是在學習了光的直線傳布與光的反射的基礎上，學習認識平面鏡成像，它是前兩節課知識的應用。從本節課開始將較完全的研討 “像”這個概念，本節課的一些研討方法和思路，為后面一章研討凸透鏡成像奠定了基礎，所以，本節具有重要的承上啟下作用。教材中安排了《平面鏡成像》的探究實驗，通過實驗探究得出平面鏡成像的特點，進而用光的反射定律說明平面鏡成像的原理，提出虛像的概念，最后介紹平面鏡的應用。做好課本中的探究實驗是使學生認識平面鏡成像特點的關鍵。這是培育學生器重實驗和歸納，提高學習能力的好素材。為后面做光學實驗作了必要的準備。教材中利用兩支相同的蠟燭和玻璃板設計的演示實驗，雖簡便易行，但仍存在一些不足。鑒于存在的不足，我做了一些創新和改進的嘗試。

一、對實驗的改進

1.玻璃板應該選擇薄玻璃，厚度為3mm，尺寸大小為12cm×15cm，邊緣用砂輪打磨，防止實驗時鋒利棱角劃傷學生。

2.紙張選用8K白紙，在白紙的中間畫一條線。

3.選用點燃的蠟燭作為物體，蠟燭的高度在10cm以下，以一根長蠟燭一分為二為宜。

4.在成像一側的白紙上，放上一張藍色復寫紙作為背景。

【實驗過程】在白紙的中間畫一條線MN作為平面鏡的位置，線上豎立一塊薄玻璃板（玻璃板與線重合）作為平面鏡，實驗時在玻璃板前放一支點燃的蠟燭，用鉛筆描出蠟燭在白紙上的橫截面位置，在玻璃背面的白紙上，放上一張藍色復寫紙作為背景，在玻璃板后再放一支未點燃的同樣蠟燭，移動蠟燭，直到從玻璃板前看來這支蠟燭好像點燃一樣，即讓它恰好與蠟燭所成的像在同一位置，用鉛筆描出鏡后蠟燭在藍色復寫紙上的橫截面位置，通過復寫印在了白紙上。取出白紙，找出蠟燭及蠟燭像的橫截面圓心的點的位置分別標為S和S′，連接SS′與平面鏡所在直線MN相交于點O，用刻度尺量出SO與S′O兩線段的長度，并做比較是否相等。用直角三角板判斷SS′與MN是否垂直。可將上述8K白紙用透明膠帶貼在黑板上，對實驗結果進行反饋矯正。重新擺放好實驗裝置，改變物距，按前面的步驟重新實驗。歸納分析數據，總結得出平面鏡成像規律。

二、改進實驗的優點

1.使用薄玻璃，避免玻璃兩個表面都成像對實驗的影響，幾乎沒有學生發現有兩個像的情況。

2.玻璃選用面積小的規格，成本低，用玻璃店的下腳料即可；面積小，不易破損，防止傷到學生；而且搬運存放都比較方便，這體現了對學生及實驗老師的人性關懷；邊緣用砂輪打磨，防止實驗時鋒利的棱角對師生造成傷害。

3.用點燃的蠟燭代替棋子作為物體，容易觀察到蠟燭火焰清晰的像，符合實驗的直觀性、可見性、可操作性。

4.用藍色復寫紙作為背景，顏色較深，便于觀察到蠟燭火焰清晰的像；而且容易將像的位置復寫在下面的白紙上，該方法簡便易行。

5.藍色復寫紙可以反復使用幾十次以上，用后及時回收保存，實驗成本低。

6.將實驗的8K白紙用透明膠帶貼在黑板上，對實驗結果進行反饋矯正。做法新穎、直觀、醒目，反饋方案簡便易行，效果較好。

7.將演示實驗改進為分組活動，方案簡便易行，教育成本低廉，課堂上學生學習參與熱情高漲，探究學習氣氛活躍，教學效果較好。

我們認為，對課本實驗是編者的設計，是別人的經驗總結，對于一線的教育工作者，如不加思考拿起器材就動手實驗，往往會造成實驗的失敗。教材編者的實驗設計，我們要反復推敲，反復演練，抓住要害，保證實驗的順利成功。有些實驗可能編者考慮還不夠周全，需要適當進行改進，我們在改進實驗時，盡量利用身邊材料，簡單易得，學生一方面可身臨其境，自己駕馭實驗，另一方面樹立科學就在身邊，變廢為寶的思想，增強對知識的理解及節約環保的意識，并考慮如何降低教育成本。另外在分組實驗中，清晰的實驗現象，明顯的實驗效果，還能提高學生觀察和實驗的能力，且使學生對科學學習有著長久的動力，增加了學生對實驗及結論的可信度。

三、實驗教學總結

（1）通過畫光路圖來解釋像是怎樣形成的。

（2）從兩方面準確地確定像的位置，一個是實驗中直接觀察像的位置，另一個是通過光路圖確定。

（3）明確地看到物距和像距相等，并且證明了像的大小等于物體的大小。

關于平面鏡成像的實驗教學設計是以科學探究為中心，注重科學猜想和驗證，教師在整個實驗教學中只是起到引導作用，采用“半放”甚至“全放”的方式，讓學生自己去發現問題、解決問題。在探究的過程中注重對猜想的驗證，讓學生意識到任何一個結論的得到都是需要采用一定的方法來檢驗是否正確完善，并且所采取的方法要有科學性和可靠性。

參考文獻：

[1]王春林.平面鏡成像實驗教學中的幾點創新嘗試[J].科學教師，2016，37（4）：32―34.

[2]張友華.平面鏡成像實驗儀在教學中的研制與應用[J].中學科學教學參考，2015，44（1）：71.

[3]徐稀琳.科學探究：平面鏡成像――第十一屆全國青年科學教學大賽一等獎教學案例介紹[J].科學教學，2015，37（4）：47―50.