平面镜成像实验中的难点及其突破①

(江苏省海门市海南中学,江苏 海门 226100)

1 引言

探究平面镜成像特点实验是初中学生接触到物理学科之后的一次重要的实验探究活动,对于培养学生良好的实验习惯、学习态度有重要的引领作用,需要老师细心的指导、点拨,让学生了解实验的基本流程,掌握基本的实验方法。

2 教学场景及解决思路

在平面镜成像这节课上,学生通过实验,找出平面镜成像的特点是学生自主探究活动的一个重要环节,如何使用实验器材进行探究活动,从而找到平面镜成像的特点,是学生实验中的一个难点。在一次公开课活动中笔者观察到了学生在进行实验探究活动时遇到的一些疑点、难点,现将其中一些典型的错误场景、疑难场景举例分析如下。

场景一:如图1所示是老师在没有对学生做任何交代和铺垫的情况下，就让学生开始实验探究活动。这时,学生被两个相同的三角形物体迷惑了,怎样找到它的像，怎么来比较像与物的大小?学生完全没有方向,不知所措。

图1

解决思路:在开始实验前,教师需要设计教学情景,使学生对桌上的实验器材有必要充分的了解之后，再开始进行实验,这样就不会发生学生不清楚两个相同三角形的作用的情况。

场景二:开始实验以后,学生没有正确地摆放好实验器材的位置,以至于小组内同学同时从玻璃板两边来观察实验现象(如图2),显然学生没有了解各个器材的作用,不清楚观察玻璃板成像的方法。

图2

解决思路:在开始实验前，教师同样需要设计教学情境,让学生明确要观察什么,是用哪两个器材做对比，在分组实验时,要让学生清楚器材该如何摆放,应该在什么位置观察虚像,之后才能展开有效的实验探究活动。

场景三:在本节课堂中,学生在做平面镜成像实验时,有两组学生用平面镜竖在了方格纸的中间,直接开始了探究活动(如图3),而且组内同学通过观察研究一致得出结论：平面镜里小红旗的像距离镜面3格,外面小红旗距离镜面也是3格，所以物距等于像距。

图3

解决思路:这里学生并没有认识到平面镜内的格子和小红旗都是像,根据看到的像来确定像的位置是不科学的,因而据此得出结论也是站不住脚的,教师还需引导学生弄清楚实验的本质,找到探究方法之后，再展开探究活动。

3 难点突破

在平面镜成像实验中,如何确定像的位置,是学生学习中的难点。要确定像的位置,需要既能看到平面镜中的像,又要能看到平面镜后的实物,故应选用平板玻璃作为实验器材。但是如果由老师进行单纯地讲授,对学生来说门槛还是太高,不符合学生的认知水平。在一次公开课活动中,有两位老师分别采用了不同的引入方法,成功地化解了这个难题。

方法一:老师以魔术视频“浇不灭的蜡烛”引入(如图4),设疑：怎样破解魔术呢?老师提供的器材是：玻璃杯、平面镜、透明玻璃板、茶色玻璃板、蜡烛、火柴。

小组讨论后,学生上台演示。一开始,学生将水杯放在了平面镜之前,发现无法演示魔术,后来经小组讨论后,将平面镜换成了茶色玻璃,水杯仍然在茶色玻璃前,还是不能演示。

这时台下的同学也加入了热烈的讨论之中,经过台上小组讨论,台下同学的提示,尝试将烧杯放在茶色玻璃板之后(如图5),成功地演示了魔术。全场响起掌声,孩子们为自己能成功演示魔术而感到开心不已。

图4

图5

此时教师追问:为什么不用平面镜?

生:用平面镜无法找到像的位置。

师:为什么不用透明玻璃板?

生:用透明玻璃板成的像看不太清楚,所以选择了茶色玻璃。

师:杯子的位置要放在哪里,魔术才能成功?

生:应放置在玻璃板后面,蜡烛像的位置上。

师:这种探究实验的方法被称为等效替代法。

教师通过巧妙的实验构思,引导学生大胆尝试,破解魔术的奥秘,激起了学生探究新知的欲望,无形中让学生了解等效替代的实验方法,为后续成功地进行平面镜成像的实验探究打下了基础。

方法二:教师展示出两个大小相同的三角形。

师:怎样方便地比较三角形的大小是否一致?

生:可以将两个三角形合在一起，看看是否完全重合。

师:我们在探究平面镜中的成像情况时也可采用这种方法，需要几个小红旗？

生:两个。

师:分别起什么作用?

生:把其中一个小红旗放在镜前,可以在镜中观察到小红旗的像,把另一个等大的小红旗放在镜后小红旗像的位置,如果两者重合,就可以说明虚像和实物是等大的。

这里教师设计了实物“比大小”的教学环节,学生一下子明白了实验器材中提供两个小红旗的目的,同时暗示用等效替代法解决问题。

方法三:教师提问：怎样找到像的位置呢?

如图6所示，在实验桌上,平面镜前已经放置了一个啤酒罐,学生能够清楚地看到它在平面镜中所成的像,这时教师让学生在平面镜前用另外一个相同的啤酒罐来找到像的位置，比较像和物的大小,学生经过尝试后发现:如果拿掉物体,像也消失了,用另外一个啤酒罐在平面镜前后都无法找到像的位置。这里引发了学生的思考、小组内学生激烈讨论。

图6

此时教师提问：怎样才能找到像的位置呢？请各小组同学思考讨论。

生:我们小组经过讨论后,得出结论。要找到像的位置,需要用玻璃板做实验。

教师换上玻璃板,学生演示实验成功,孩子们又一次为自己的成功而开心、鼓掌。

在这里两位老师采用了不同的方法引发学生思考,最后成功地突破难点,找到了像的位置。他们以提问的形式,引发学生思考,在对比了平面镜跟玻璃板之后,最终学生都选择了玻璃板进行实验,然后又继续通过尝试,只有将等大的物体放到玻璃板之后,人站在玻璃板之前观察,才能继续完成平面镜成像的实验，为后面探究成像的性质打下了基础。

4 结语

从课堂观察来看,学生对未知世界充满了好奇,有着非常浓厚的兴趣,他们喜欢动手实践,能主动思考。但是由于知识储备、自主学习能力的缺乏,如果没有老师及时、科学的指导,学生激昂的情绪又会很快跌落。这就需要老师的鼓励和帮助,并通过小组合作的方式来完成。特别是在教学设计环节,教师应了解学生在实验探究活动中的疑难点,巧妙构思学习环节，为学生的探究活动做适当的牵引,往往会起到事半功倍的效果。同时教师要在学生进行探究活动时，深入到学生中间,参与他们的探究活动,才能及时、准确地发现学生中存在的疑难点。

参考文献：

[1] 陈翠玉.“平面镜成像”一课的教学难点及突破方法[J].中学物理,2017,(4):17-18.

[2] 刘海霞,田成良.剖析平面镜成像中的三个“等效替代”[J].中学物理,2014,(10):42.