平面鏡成像實驗的改進與優化

張 玉 杜加軍

(山東省臨沂市臨沂第三十五中學 276000)

物理是一門以觀察實驗為基礎的學科，滬科版八年級物理第四章第二節平面鏡成像實驗是初中物理的一個比較重要的實驗.在這一節中，滬科版物理八年級全一冊的教材是以蠟燭為材料來進行實驗，探究過程如下：

實驗需要的器材：兩支相同的蠟燭、一塊玻璃板、玻璃板支架、一張紙、一個光屏、一把刻度尺及火柴.

請參照圖4-13所示步驟完成實驗.

1.將紙平鋪在水平桌面上，玻璃板垂直架在紙上，在玻璃板的一側立一支點燃的蠟燭，透過玻璃板觀察其另一側蠟燭的像.

2.將光屏放到像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏上有無像.

3.將另一支完全相同的、但未點燃的蠟燭放到玻璃板后像的位置，與像重合(觀察到未點燃蠟燭的燭芯上好像也有了燭焰).比較像與蠟燭的大小、正倒等關系.

4.在玻璃板下所鋪的白紙上描繪出蠟燭、玻璃板和蠟燭像的位置.

5.畫出連接蠟燭和像的直線，量出直線與玻璃板的夾角，用刻度尺量出蠟燭和像到玻璃板的距離.

但是經過大量的實際操作，我發現用蠟燭做實驗會出現某些弊端和不便.

第一，實驗前需要準備兩支完全相同的蠟燭，因為實驗時一支蠟燭是點燃的，而另一支則是不點燃的，這就導致實驗過程中被點燃的那支蠟燭因消耗而變短后兩支蠟燭的長度不相同，經常需要切去未點燃蠟燭的一部分后再做實驗，或者不停的更換新的同一高度的蠟燭，不僅損耗了材料，浪費了實驗成本，而且增加了工作量.

第二，實驗過程中難免有蠟燭油滴落在實驗桌和地面上，因此下面墊的紙張就需要經常換；滴落在地上的蠟燭油會使地面很滑，給師生造成安全隱患；更重要的是，對于初二的學生來說，用火比較危險，實驗中鋪在鏡面下的紙張也有點燃的隱患.另外，學生實驗中燃燒蠟燭產生的煙味也不環保.

第三，用燃燒的蠟燭來做實驗不夠形象，因為日常的生活經驗告訴我們，照鏡子的時候一般的物體(如我們人、衣服、飾物等)本身是不發光的，生活中大部分物體都不是光源，都是反射的光.而點燃的蠟燭是光源，是正在發光的，這就容易使學生產生一個誤區，以為只有光源才符合平面鏡成像的結論從而誤以為實驗與生活實際不相符.

第四，燃燒的火焰的像無法用具體的物體代替，也就是說用蠟燭當研究對象，探究平面鏡成像實驗無法準確得到像與物大小相等的結論，影響了實驗的準確性.

第五，也是關鍵的一點，用蠟燭來做這個實驗不能區分物與像左右相反這個現象，忙忙碌碌一節實驗課，到頭來卻不能從實驗中得出物與像左右相反的結論，那么在以后的練習和應用中，學生難免會出現混淆.

針對以上用蠟燭做實驗的種種弊端，我將平面鏡成像實驗的材料進行了這樣的改進：

第一，取一張白紙鋪在水平桌面上，并在白紙的中心畫一條直線.

第二，如圖1將正面鍍膜的薄平面玻璃插入三角支架固定住(三角支架的凹痕能夠保證垂直固定玻璃板，避免因平面玻璃傾斜造成的像偏上或者偏下的現象，從而無法使像與物體完全重合)，然后把固定住的玻璃板放在直線上，平面玻璃鍍膜的一面底部與直線重合，并用三角尺檢查玻璃板與底面是否垂直，如有偏差應作出適當調整，確保垂直.

第三，如圖2將上面右側半圓涂紅顏色的三角跳棋子(物體)放在膜面前方5-10cm外，并用筆標上記號，透過玻璃板觀察其另一側跳棋子的像.

第四，將光屏放到像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏上有無像.

第五，如圖3將另一個上面左側涂紅顏色的跳棋子(像)放在平板玻璃的另一面，慢慢移動，使像與物完全重合，并標上記號.觀察像與物的左右關系、大小、正倒等關系.

第六，畫出連接像與物的直線，量出直線與玻璃板之間的夾角，再用刻度尺量出像與對應物體到玻璃板的距離.

第七，改變物到玻璃板的距離，重復上述第五、第六兩實驗步驟.

經過多次實驗，可以得出如下結論：

(1)物體通過平面鏡所成的像是虛像；

(2)像與物體左、右相反，大小相同；

(3)物與像的連線跟鏡面垂直，像與物到鏡面的距離相等.

即平面鏡成像，像與物體對于平面鏡是對稱的.

綜上所述，可以看出用上面左右兩側涂色跳棋子代替蠟燭做平面鏡成像實驗的優點：

(1)操作方便，不需要點燃，安全無隱患.

(2)形象，像與物都是具體的、完整的，像物可以完全重合.與學生的實際生活經驗相符，學生容易理解.

(3)準確，像與物均能分辨左、右，實驗效果更加準確，特別是輕而易舉的解決了像與物左、右相反的困擾，為學生以后的練習和應用打下了基礎.

(4)耐用，可反復無限次使用，不需要考慮由于燃燒變短而導致的兩支蠟燭長度有偏差不再完全相同的問題；節約成本、時間，減少人力、物力、財力的消耗.

(5)聯系生活，兩顆普通的跳棋子也可以成為實驗的重要道具，充分讓學生體驗到物理從生活中來的思想.

用蠟燭做平面鏡成像實驗存在諸如不準確、不安全、不方便等種種弊端和不便，本文采用上面左右半側涂紅顏色的跳棋子(一物一像)代替蠟燭來進行平面鏡成像實驗，準確形象、安全方便、簡捷快速的得出結論.既從實驗中解決了像與物左、右相反的困擾，又使學生體會到物理從生活中來，到生活中去的思想，為以后的學習和生活打下堅實的基礎.