探究平面鏡成像特點實驗的改進研究

【摘要】：探究平面鏡成像的特點是初中光學中的重要實驗，它與學生的生活實際聯系十分密切。探究平面鏡成像特點讓學生經歷探究的過程。在通過實驗得出平面鏡成像的有關知識后，引導學生運用所學的知識去分析解釋大量生活中的成像問題。但是傳統的實驗看似探究，實為驗證實驗，并且對于成虛像這一特點的本質沒有突破。因此，本研究主要從四個方面改進了傳統實驗，讓學生真正體驗探究過程的同時，體會到成虛像的原因。

【關鍵詞】：平面鏡成像 實驗改進

一、實驗課題名稱：探究平面鏡成像的特點

二、實驗設計思路：

運用光的反射定律探究平面鏡成像的特點。

三、實驗在教材中所處的地位與作用：

該實驗是八年級物理第四章第三節內容，本節是在學習了光的傳播和光的反射的基礎上，對光的反射的延伸，是光的重要組成部分，它與學生的生活實際聯系十分密切。探究平面鏡成像特點讓學生經歷探究的過程。在通過實驗得出平面鏡成像的有關知識后，引導學生運用所學的知識去分析解釋大量生活中的成像問題。體現出“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念。“探究平面鏡成像特點”是一個完整的探究過程，學生在經歷此探究過程中，學習對實驗過程中信息的記錄和處理。在探究“平面鏡成像特點”中領略物理現象的美妙與和諧，獲得“發現”成功的喜悅。通過對平面鏡、球面鏡的應用的了解，初步認識科學技術對人類生活的影響。

四、實驗器材：

自制探究平面鏡成像特點的實驗操作板（包含底座，可調節角度的玻璃板，平面鏡、量角器）、三對大小不同的小燈泡、一張坐標紙、刻度尺、DISLAB溫度傳感器、數據采集器、電腦。

五、實驗原型及不足之處：

教材所給的方法是都是直接給出學生一對等大的蠟燭來做該實驗，但是我在教學中發現了幾點不足之處：

1、“選用兩支完全相同的蠟燭”、“把玻璃板豎立”等預設性的探究不符合探究實驗的要求，應變成“生成性”的探究。

2、蠟燭在燃燒過程中會發生形變（另一只不變），不便于構建“像與物大小相等”的特點，不利于正確觀察、實事求是地得出結論。

3、原實驗可見度差，特別是天氣晴朗光線強的條件下，效果欠佳。且蠟燭燃燒有氣味，會污染室內空氣，不利于低碳環保。

4、用刻度尺量像和物到玻璃板的距離時容易碰到蠟燭，不論是被火焰燙著還是被晃動而滴下的滴蠟燙著都很危險。

5、學生對“虛像”這一新概念認識模糊。

六、實驗創新與改進之處：

1、給學生提供至少三對大小不同的小燈泡。這個實驗是探究性實驗，教材一直是直接給出學生一對等大的蠟燭來做該實驗，其實等于沒有探究。學生對比至少三對大小不同的燈泡之后，自然明白平面鏡成的像是等大的。

2、使用小燈泡使實驗效果更加明顯，并能避免空氣流動對燭焰的影響，造成物像不能完全重合，抗干擾，成像效果好，低碳環保。

3、通過坐標紙方便快捷的讀出像物到平面鏡的距離。

4、用DISLAB溫度傳感器證明虛實像。學生很難理解像的虛實，但溫度是個突破口——實像有實際光線經過成像處，那里的溫度必然比周圍溫度略高，虛像則沒有這一情況。所以可以同時把小孔成像實驗展示出來，敏感的DISLAB溫度傳感器是可以測出小孔成像的光屏處溫度略有升高，而平面鏡后面等距離處的探針沒有示數變化，使學生對虛實像的概念有更直觀的感受。

七、實驗操作步驟：

1、兩人一組，組裝好探究平面鏡成像特點的實驗操作板，在板上平鋪一張坐標紙，正中畫一條直線將紙分成左右兩部分，把玻璃板立在直線位置上，這條直線表示平面鏡的位置。

2、將一個小燈泡放在玻璃板左側，調整玻璃板角度，直至小燈泡的像豎立在操作板上，記錄玻璃板與操作板的夾角。

3、分別拿出大、中、小三種型號的燈泡在右邊的桌面上移動，直到看上去跟左邊那個燈泡的像完全重合，這個燈泡的大小和位置就表示像的大小和位置。

4、移動和換用左邊的小燈泡，重復上面的實驗。用物和像到玻璃板的距離來表示物和像的位置關系，測出數值記入表中。最后分析表中所記錄的信息，歸納出平面鏡的成像特點。

5、連接DISLAB溫度傳感器，放置在右側燈泡成像的位置，采集該位置的溫度信息，對比小孔成像處的溫度信息，探究成像位置是否有實際光線到達，得出成像的虛實。

八、實驗效果：

通過實驗改進，在教學中學生更容易接受平面鏡成像的規律特點，更容易弄懂平面鏡所成的是正立等大的虛像，對虛像與實像的判定方法有了更清晰的認識，并能運用這些知識解釋一些常見的日常生活實例。

九、改進亮點

1、該實驗的改進比原實驗更容易控制，可根據現場的亮度來調節小燈泡的亮度，增加了實驗的可見度和可操作性。

2、采用坐標紙，學生通過看坐標紙上格數準確判斷像和物的位置，而避免了用刻度尺碰撞蠟燭的情況。操作簡便，安全可靠。

3、實驗數據誤差更小，實驗結論更直接，便于學生理解知識和解決實際問題。

4、利用DISLAB溫度傳感器，采集成像處的溫度信息，與小孔成像所成實像處的溫度信息對比，結合教材中用光屏判斷虛實像的方法，讓學生更加準確地理解虛實像成像的原理，使學生更容易理解課本78頁圖4.3-3平面鏡成像原理圖。

十、教學反思

這節課的設計把重點放在激發學生的探究興趣上，而不是簡單地追求知識的結論。對于剛剛接觸物理學科的八年級學生，讓他們在有意義的探究活動中體驗正確的認識是怎樣產生的，是我在教學過程中比較成功的一面。雖然有些問題還不能用現有的知識來解決，但讓學生帶著問題學習，本身就是探索。這種以實驗探究為手段，讓學生自己解開科學之謎的方法，極大地激發了學生的求知欲，調動了學生的學習主動性，有利地培養學生的獨立探索精神和創造力。

作者簡介：李翀（1989—），女，漢族，廣西南寧市人，教育碩士，單位：廣西南寧市第二十六中學