科学探究：平面镜成像教学实验的改进与创新

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1、科学探究：平面镜成像教学实验的改进与创新　　摘要：传统的平面镜成像实验存在许多不足之处，在实验教学中也未贯彻落实科学探究的原则，这就导致了学生对知识的理解不透。针对以上问题，本文从实验装置和实验教学两方面进行创新，不仅有助于学生探究平面镜成像的实质和特点，而且培养了学生科学探究的思维与科学探究的能力。　　关键词：科学探究；平面镜成像；光路图　　中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2016）11-0030-3　　平面镜成像实验是初中光学重要的实验之一，这个实验是必做实验且适合学生进行科学探究，该实验目的是通过平面镜成像实验让学生亲自

2、体会平面镜成像的规律和特点，在实验的过程中掌握科学探究的要素和方法。然而，实际实验教学效果往往差强人意，普遍存在学生虚假探究、探究不深、理解不透的现象。　　1平面镜成像实验教学存在的问题　　学生之所以无法真正理解平面镜成像的规律与特点，最主要的原因是传统的实验教学存在一些问题，主要表现在以下几个方面：　　1.1实验仪器的不足7　　传统实验首先放一个透明玻璃板在中间，然后在玻璃板前面放一根点燃的蜡烛作为物体，最后拿与前一根蜡烛完全相同的蜡烛在玻璃板后面移动使之与像重合。这个实验中像的位置不易确定，存在较大的实验误差，还有随着时间的流逝，点燃的蜡烛会越烧越短，此时说

3、像与物体大小相同就变得很牵强。并且直接拿两根完全相同的蜡烛进行实验，相当于直接告诉学生像和物体的大小是相等的，这违背了科学探究原则，不利于学生科学探究能力的培养。　　1.2实验原理的忽视　　传统教学中许多教师解释平面镜成像原理时，直接告诉学生是由于光的反射导致能够在玻璃板后面看到一个虚像，那么这个像是怎样形成的呢？教材上也未画出平面镜成像的光路图来进行说明，这忽视了对作图法等科学方法的显性教育。并且在关于平面镜成像的试题中，考察的几乎都是画一个物体所成的像，几乎没有考察画这个物体在平面镜上的光路图，这就导致学生很难掌握平面镜成像的根本原理。　　2实验教学设计　　

4、针对以上问题，笔者对实验器材进行了改进，旨在让学生经历科学探究的过程，在科学探究活动中，掌握科学探究活动的设计方法，学会采集实验和探究的证据，并能进行科学的处理，从而真正理解平面镜成像的根本原因以及像的特点。　　2.1实验装置准备7　　光的反射定律可以拿来解释平面镜成像和玻璃板成像，然而许多学生却不理解为什么要用玻璃板来代替平面镜做平面镜成像实验。他们认为平面镜所成的像是在平面镜里面，但是玻璃板所成的像在玻璃板的另一面，这个像似乎并非由光的反射所形成的。最主要的原因还是学生认为玻璃板能够被看透，但是平面镜不能，解决这个问题的关键是让学生理解玻璃板成的像是怎样形成

5、的。为此，笔者设计了如图1所示的实验装置，来帮助学生理解平面镜成像的特点。首先，将茶色玻璃板和四块纸板组合构成一个盒子，并把这个盒子放在一块厚纸板上，使玻璃板与厚纸板垂直，接着将一张坐标纸插在玻璃板与厚纸板之间，并用夹子固定好。构成盒子的纸板内表面贴着黑色纸，目的是减少玻璃板周围不必要的光的影响，因此平面镜所成的像能够清晰地被看到。在这里之所以选茶色玻璃板而不选透明玻璃板是因为透明玻璃板透光性强，虚像不够清晰，并且要注意的是玻璃板必须与水平面完全垂直。黑色盒子的上方可以适当打一个洞，让一部分光照射在盒子里，这样物体所成的像更容易看到。　　2.2确定像的位置　　把

6、自制的红色长方体（可以用积木代替）作为物体放在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面物体所成的像。此时，教师应该让学生比较玻璃板所成的像与平面镜所成的像的异同。学生会发现此时玻璃板所成的像看起来就像是黑色盒子里的灯被关时平面镜所成的像。教师应立刻提问学生黑色盒子和玻璃板组成的组合可以看作什么，学生们就立刻联想到了平面镜。只不过这里的平面镜厚度比较厚，所成的像在平面镜里，这符合学生的认知特点，感受到玻璃板代替平面镜的科学性与可靠性，从而学生就很容易接受利用玻璃板来探究平面镜成像。7　　本节课的另一个创新点是利用积木代替传统的蜡烛，达到形状、大小可变，安全的作用。红色长方体

7、作为物体所成的像是立体的，如图2所示，让学生以小组为单位，共同探究物体所成像的特点。学生从形状、大小不同的积木里选择一个积木放在所成的像的位置，经过几次尝试直到找到与像完全重合的积木，则这块积木就代替像，称为“标记物”，在这里运用到的科学探究方法是等效代替法。接着两个物体一比较学生就会发现成像特点：像的形状、大小与物体完全相同。同时，可以看到玻璃板所成的像在玻璃板后面，把物体往后移，远离玻璃板，所成的像也远离玻璃板。要求学生用刻度尺分别测量物体到玻璃板的距离和像到玻璃板的距离，再改变物体的位置多次实验，学生会找出平面镜成像的另一个特点：像距等于物距，像的位置由物

8、体的位置所决定。　　本节