摘 要：探究平面鏡成像的特點是光學的一個重要實驗，是學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的有效途徑之一，傳統(tǒng)的探究平面鏡成像實驗存在一些不足之處，本文就探究平面鏡成像特點的裝置問題、實驗設計等易產(chǎn)生誤差的地方進行改進，并對改進實驗進行評價，從而使探究實驗達到最優(yōu)化.

關鍵詞：平面鏡成像;轉盤法;不透明法;標記物法

文章編號：1008-4134（2020）12-0040中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

作者簡介：田效軍（1968-），男，山東東營人，本科，中學高級教師，研究方向：初中物理實驗教學研究.

1 問題提出

初中物理各大版本教材在“探究平面鏡成像”的實驗一文中，幾乎都選用茶色玻璃板代替平面鏡，這樣雖然能夠看見物體的像，也能夠看見茶色玻璃板后面的另一個相同的物體，即便于確定物體像的位置，但是在實驗中，由于玻璃板始終存在一定的厚度，玻璃板前后兩個面都能夠對物體成像，影響探究平面鏡成像的特點的歸納與總結.這樣的探究實驗產(chǎn)生的誤差可能較大，使學生對科學實驗產(chǎn)生質疑，為此筆者在書本實驗的基礎上對實驗進行適當改進，以減小實驗誤差，并提高實驗效果.

2 教材實驗回顧

2.1 實驗回顧

如圖1所示，通過茶色玻璃板代替平面鏡來觀察成像情況，利用兩個相同的物體（如棋子）以及刻度尺、鉛筆等比較像與物大小關系、像與物分別到平面鏡距離關系，并證明平面鏡成像為虛像.具體步驟如下：

（1）將茶色玻璃板豎直放置在一張方格紙上，將棋子A放置在玻璃板前，看像在鏡前還是鏡后.

（2）將另一個相同的棋子B放到鏡后并來回移動，使它與棋子A在平面鏡中所成的像完全重合，此時棋子B的位置就是棋子A像的位置.

（3）比較棋子A的像與棋子B的大小，以及棋子A與棋子B到玻璃板的距離關系.

（4）將一張白卡片豎直放在棋子B所在的位置，在鏡后直接觀察白卡片上是否有棋子A的像.

（5）改變棋子A的位置，多次實驗，尋找平面鏡成像的特點.

2.2 實驗評價

這樣雖然能夠粗略完成實驗，讓學生在簡單實驗中識記平面鏡成像的特點，也能讓學生產(chǎn)生直觀上的認知作用，但僅有實物直觀的效果，只能固定式、機械式以及重復式地操作，不能激發(fā)靈感，更不能引起學生情感上的共鳴，只能使學生在實驗方面出現(xiàn)“一聽就懂、一看就會、一做就錯”的問題，使學生對物理實驗的學習動機弱化，以至消失，由于情感對認知活動的增力效能，給我們解決當前初中學生物理實驗動手操作能力欠缺和學生學習動力不足的問題以新的啟示.因此，對本探究實驗存在以下幾點問題：

（1）實驗中往往會選擇兩個相同的物體（如棋子），這不就是間接告訴學生平面鏡所成的像與物大小相等嗎？違背了科學探究的基本原則，易使學生形成“偽探究、編造探究數(shù)據(jù)”的不良實驗習慣;

（2）實驗中是人眼透過玻璃板觀察棋子B與棋子A的像重合，然而人眼透過玻璃觀察到的是棋子B的虛像與棋子A的虛像重合，這里涉及光的折射與光的反射知識，由于棋子B反射的光可能沒有垂直入射到玻璃板上，導致棋子B與其虛像會發(fā)生“側移”，因此會產(chǎn)生探究誤差;

（3）由于茶色玻璃板存在一定的厚度，其前后兩個面都能夠對棋子A成像，這樣就會造成棋子A經(jīng)過玻璃板所成的像錯位，不僅不易比較像與物的大小關系，而且也不好測量像與物到玻璃板之間的距離關系;

（4）由于棋子本身不是光源，加上在探究實驗時往往是在課堂上，白天光線有點強，棋子A經(jīng)過玻璃板所成的像較淡，極不清楚，不易觀察像及像的位置，然而，有同學會利用手電筒照射棋子A，使棋子A變亮，這樣棋子A的像，即棋子B就會變亮，這是錯誤的做法，試想一下，你在照射棋子A的同時，光線會漫反射到整個實驗裝置的周圍，玻璃板也會變亮，這樣像可能會變得更不清楚;

（5）有時會將棋子改成蠟燭，用點燃的蠟燭進行探究實驗，這樣燭焰的亮度很清晰，但是蠟燭本身亮度偏暗，成像不夠清晰，有時候會看不清楚;還有點燃蠟燭的燭焰極易受到空氣流動影響而影響實驗過程，且點燃蠟燭不太安全，有時會無意弄倒，燒傷同學，不符合安全操作規(guī)程.

3 實驗改進及評價

3.1 實驗改進1：“轉盤法”探究平面鏡成像的特點

實驗器材：自制帶有棋盤的轉盤底座1個、完全相同的“1”字光源2個、茶色透明玻璃板1塊、稍大的方格紙1張、光屏1個等.

設計意圖：（1）利用自制帶有棋盤的轉盤底座來代替水平桌面，只要轉動轉盤就可以實現(xiàn)多次測量，將多次改變物體（如棋子）位置轉化為改變平面鏡位置的方法，實現(xiàn)了多次優(yōu)化探究實驗，優(yōu)化實驗結果;（2）從平面鏡成像特點的實驗探究中，感受對稱美，體會科學探究的樂趣，培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新精神，提升核心素養(yǎng);（3）學生的思維方式逐步由具體形象思維向抽象邏輯思維過渡，通過實驗，加深對抽象概念的理解.

實驗步驟：（1）將稍大的方格紙平鋪在水平桌面上，將轉盤底座放置在方格紙上，茶色透明玻璃板豎立在棋盤中軸線上作為平面鏡，中軸線代表平面鏡的位置，如圖2所示，注意在較暗的環(huán)境中進行實驗.

（2）把一個“1”字光源放在玻璃板前面（可放在方格紙“+”位置），可以看到它在玻璃板后面的像.

（3）再拿另一個完全相同的“1”字光源，豎立在玻璃板后面，慢慢移動，直到看到它跟前面那個“1”字光源的像完全重合，此位置就是玻璃板前“1”字光源的像的位置，分別在表格中記錄物體和像距離中軸線的“格數(shù)”，這樣不僅可以得出像與物的大小關系，而且可以得出像與物到平面鏡的距離關系，像與物的連線與鏡面垂直關系.

（4）觀察玻璃板前的“1”字光源與玻璃板后的“1”字光源的左右關系，即像與物鏡面對稱，且左右相反.

（3）同樣的方法，在鏡子前放置C積木與D積木，確保人單憑一只眼睛看D積木，卻看不到C積木與O積木的像（用記號筆標記出C、D位置）;

（4）連接AB、CD并延長，相交點標記為O1，此時O1位置即為O積木的像（用記號筆標記出O1位置），如圖5所示;

（5）為了比較像與物的大小關系，從積木中選擇大小與形狀不同的積木放在像的位置，通過多次嘗試并比較，找到與O積木大小與形狀完全相同的積木才能完全重合，這說明像與物大小是完全相同的;

（6）再用刻度尺測量出像O1與物O分別到鏡子的距離，得出像與物體到鏡面的距離相等;

（7）多次改變積木的位置，重復以上步驟進行實驗，并將測量數(shù)據(jù)記錄并得出結論.

實驗評價：“標記物”法探究平面鏡成像的特點，運用了平面鏡成像的原理：光的反射，通過作圖法找到像的位置，學生更容易理解平面鏡成的像是如何形成的，將科學探究與知識學習放到了同等地位;同時也明晰了選擇兩個相同物體（如棋子）的原因，避免了科學探究結論的偶然性.只是將本實驗方法作為新授課的話，學生往往不理解為什么要標記積木位置？為什么要連接AB、CD并延長，相交點標記為O′？對學生的思維跳躍要求很高，可能不符合學生的認知特點，不能因材施教，進而導致學生對平面鏡成像產(chǎn)生學習障礙.

4 結束語

美國現(xiàn)代教育家杜威提出了“在做中學”的教育思想，參與探究實驗，并使探究實驗更優(yōu)化的體驗性學習，是一個富有一定挑戰(zhàn)性，也最有吸引力的動手過程.對于“探究平面鏡成像的特點”的實驗改進與評價，只要在教材基礎上突破思維定勢、善于分析、勇于創(chuàng)新，親自參與探究實驗，從問題的本質去考慮，相信一定會收到意想不到的效果.

參考文獻：

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（收稿日期：2020-03-18）