全方位審視“探究平面鏡成像特點的實驗”

徐東英

【摘要】“探究平面鏡成像特點的實驗”是中考物理探究型實驗的重點，可以說實驗題要從目的、設(shè)計、操作、原理、結(jié)論等多個環(huán)節(jié)進行考查，能讓學(xué)生從各個角度和方位去探究實驗，要學(xué)會創(chuàng)設(shè)實驗，經(jīng)歷科學(xué)探究，學(xué)生應(yīng)以“知識發(fā)現(xiàn)者”的身份參與科學(xué)探究的過程，需要讓學(xué)生在不同的情境中運用所學(xué)的規(guī)律來解釋實際問題，提升學(xué)生解決實際問題的能力.

【關(guān)鍵詞】初中物理；平面鏡成像；解題技巧

在“探究平面鏡成像特點的實驗”中，為了讓學(xué)生能從不同的角度探究，比如器材的選擇、擺放、探究方法、探究過程、實驗的注意事項、數(shù)據(jù)的分析與處理、歸納分析得出結(jié)論、實驗的評價及改進等，如果能從這些角度進行探究合作，必能提高學(xué)生認(rèn)知及操作水平，從而激發(fā)學(xué)生新的學(xué)習(xí)動力.

下面從一道多維度考查的光學(xué)試題進行剖析思考.

例題? 如圖1甲所示，某興趣小組關(guān)于對探究平面鏡成像特點進行了實驗，在實驗室小組分工明確，在玻璃板的前面放置一支蠟燭A并且點燃，這時小組同學(xué)通過玻璃板看到其后面有它的像.

（1）實驗探究應(yīng)在（選填“較暗”或“較亮”）的環(huán)境中進行.此小組實驗時，選擇用玻璃板代替平面鏡進行實驗的目的是不僅能觀察到蠟燭的像，也便于；應(yīng)選擇（選填“薄”或“厚”）玻璃板進行實驗.

（2）小組同學(xué)甲再拿一支與A完全相同的蠟燭B進行實驗，目的是比較像與物體的關(guān)系，這里用到的是科學(xué)研究中的（選填“控制變量法”“轉(zhuǎn)換法”或“等效替代法”）.

（3）小組同學(xué)是眼睛通過蠟燭（選填“A”或“B”）這一側(cè)去觀察到蠟燭的像并去尋找像的位置，在實驗過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)在玻璃板后面無論如何移動蠟燭B，都無法使蠟燭B與蠟燭A的像完全重合，造成這種情況的原因可能是.

（4）如果要使像更清楚，可以在（選填“物”或“像”）一側(cè)鋪上黑紙.

（5）為了多次實驗（選填“尋找普遍規(guī)律”“求平均值減小誤差”），在實驗中應(yīng)多次改變蠟燭A的位置；解決上述問題后，圖乙是三次實驗興趣小組在白紙上記錄的各對應(yīng)點的位置，即像與物對應(yīng)點的位置，小組同學(xué)對這些對應(yīng)點的信息進行分析與處理，可得出的相應(yīng)的結(jié)論是（寫出一條即可）.

（6）小組同學(xué)乙取走蠟燭B，把光屏放在玻璃板后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣去移動光屏，蠟燭A的像都不能被光屏所承接，通過這些現(xiàn)象可以說明平面鏡成的是（選填“實像”或“虛像”）.

（7）小組同學(xué)還進行了課后實踐活動，去觀查探究為什么我們熟悉的小汽車的前擋風(fēng)玻璃都做成傾斜的，請通過光學(xué)知識來解釋這么設(shè)計的理由是：（寫出一條）；而小組同學(xué)還發(fā)現(xiàn)，夜晚開車的過程中，如果后方發(fā)出的刺眼的強光射向前擋風(fēng)玻璃后，將會被它反射到（選填“上方”或“下方”），這樣就不會對司機視線產(chǎn)生干擾，避免危險的發(fā)生.

答案：（1）較暗；便于確定像的位置；薄.（2）大小；等效替代法.（3）A；玻璃板沒有豎直放置.（4）像.（5）尋找普遍規(guī)律；像和物體各對應(yīng)點的連線與平面鏡垂直；像和物體各對應(yīng)點到平面鏡間距離相等.（6）虛像.（7）物體的像不會影響司機的視線；下方.

解析? 對于探究平面鏡成像特點的實驗，考查的范圍比較廣，能夠從“問題、證據(jù)、解釋、交流”四個維度進行全面考查，涉及的知識點也比較多.

（1）光學(xué)實驗往往要考慮實驗的觀察效果，所以要在較暗的環(huán)境下進行，目的是讓實驗現(xiàn)象更明顯；實驗中通常都采用玻璃板是透明的，原因就是玻璃板能透過光，玻璃板還能成像，同時我們既能透過玻璃板看到后面的物體，也便于我們像的位置確定；對于此實驗的原理是光的反射，又因為玻璃板的兩個表面同時發(fā)生反射，兩個反射面各成一個像，而為了避免產(chǎn)生重影對實驗有影響，因此盡量選擇較薄的玻璃板進行實驗.

（2）小組同學(xué)甲再拿一只與A完全相同的蠟燭B進行實驗，如果蠟燭B能和點燃的蠟燭A的像完全重合，也就說明物體所成的像和物大小是相等的，這樣能證實像與物的大小關(guān)系.玻璃板后沒有點燃的蠟燭B與A的像重合，替代鏡前蠟燭的像，用到了“等效替代法”.

（3）小組同學(xué)是通過眼睛蠟燭A這一側(cè)去觀察到蠟燭的像并去尋找像的位置，因為平面鏡成像特點是光的反射；在實驗過程中，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)在玻璃板后面無論如何移動蠟燭B，要蠟燭B與蠟燭A的像完全重合的現(xiàn)象都無法達到，其原因可能是玻璃板沒有豎直放置，導(dǎo)致像不能豎直落在玻璃板的后面.

（4）實驗中在同樣的實驗環(huán)境下，如果要使像更清楚，就應(yīng)該讓更多的光反射，由于黑色物體吸光性強，所以可以在像一側(cè)鋪上黑紙，可使像更清楚.

（5）實驗中多次改變蠟燭A的位置，是為了使獲得的結(jié)論更具有普遍性；三次實驗興趣小組在白紙上記錄的各對應(yīng)點的位置，對這些對應(yīng)點的信息進行分析與處理，可從連線垂直方面、像和物到平面鏡距離方面等得出結(jié)論，也就是像與物關(guān)于平面鏡對稱.

（6）對于實驗中驗證像的虛實的方法是光學(xué)普遍使用的方法，即將光屏放在像的位置，不透過玻璃板，直接觀察光屏上有無像，若不能承接則為虛像，所以平面鏡成的是虛像.

（7）此問仍屬于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)，屬于實踐應(yīng)用方面，也是實踐性作業(yè)設(shè)計的一部分.根據(jù)物體關(guān)于平面鏡成像對稱的特點，小汽車的前擋風(fēng)玻璃之所以都做成傾斜的，可以使其成的像不在正前方，這樣將不會對司機視線造成干擾和影響.夜晚開車的過程中，如果后方發(fā)出的刺眼的強光射向前擋風(fēng)玻璃后，根據(jù)光的反射定律，光線將會被它反射到下方，沒有形成在正前方，這樣也不會對司機視線產(chǎn)生干擾，可避免危險的發(fā)生.

點評? 在實驗考查的范圍中，主要涉及了實驗的原理、環(huán)境的選取、器材的選擇、擺放、表格設(shè)計、數(shù)據(jù)的分析處理、結(jié)論的歸納等，此實驗的創(chuàng)新之處是實驗的改進及評價，比如，用方格紙代替白紙的好處？本實驗如果用棋子代替蠟燭有何優(yōu)點和缺點？如何改進？等等問題上都有創(chuàng)新之處，這才是真正實驗探究目的所在.

結(jié)語

可以說，通過探究“平面鏡成像特點的實驗”的賞析，不難看出對于實驗問題應(yīng)加以重視，特別是解決方法上，要敢于探究、質(zhì)疑、創(chuàng)新，要多培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和創(chuàng)新精神，在落實學(xué)科核心素養(yǎng)的同時，需要讓學(xué)生在不同的情境中運用所學(xué)的規(guī)律來解釋實際問題，提升學(xué)生解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神.