平面鏡成像實驗的改進

曾新基

摘要：平面鏡成像實驗是初中物理光學中重要的學生實驗，但由于直接用平面鏡無法觀察到鏡后面的像，便都采用玻璃板來代替平面鏡，但這樣一來成像效果不明顯，也無法證明所成的像在鏡的另一側.通過研究，本人對平面鏡成像實驗進行了改進，能很好地糾正了學生的前概念“平面鏡所成的像在鏡子里面”；解決了立體空間像與物的對應關系，形象地說明像與物左右相反；避免了使用玻璃板前后兩個面都能成像等不利因素.

關鍵詞：平面鏡成像；實驗；改進

平面鏡成像實驗是初中物理光學中重要的學生實驗，但由于直接用平面鏡無法觀察到鏡后面的像，所以教材建議用玻璃板代替平面鏡，這樣就可以觀察到鏡后面的像，也便于比較像與物的關系，這種方法一直以來都為大家所接受.但在一次實驗中學生的問題引起了我的思考：為什么只能看到燭焰的像，而看不到整個蠟燭的像？為什么不能說燭焰的像在鏡子里面呢？解釋一番后，學生又說：這些問題都懂，但能否用實驗來證明呢？

帶著這些問題，筆者認真思索并設計了如下的實驗裝置（如圖所示）.

1儀器的制作

將三塊30cm×5cm的平面鏡相隔5cm固定在木支架上，再將木支架垂直固定在50cm×35cm木板上，并在木板上畫好方格線.

用廢硬紙片剪出一個較大的長三角形和一個較小的正三角形，并將正三角形鑲在長三角形的底部，使長三角形能正立在地面上，為了便于比較將長三角形的其中一面的半邊用紅色顏料涂成紅色，這樣便制作成了一個樹形物體（物體1）.用同樣的方法再做出二個大小相同（分別為物體2、物體5）、一個較大（物體3）、一個較小（物體4）共五個樹形物體.最后再將物體5相對于平面鏡位置處挖空，如上圖所示，便于實驗將物體5鑲在平面鏡內.

從廢棄的窗簾支架中截取二段長25cm的導軌，在其兩端安裝小滑輪.截取四段長35cm的鋁合金槽固定在木底板上，將導軌安裝在鋁合金槽中，使導軌可以在木底板上左右移動.再從廢棄的窗簾支架中取出滑輪，將滑輪安裝在樹形物體的底部.最后將制作好的物體垂直安裝在導軌上，使其可以在木底板上前后、左右移動.

2儀器的使用方法

（1）將儀器放在水平桌面上，將物體1放在平面鏡前，可以看見物體1在平面上產生“不完整”的像.

（2）將物體5放在平面鏡空隙中，無論怎樣都不能把物體的像補完整，說明平面鏡所在的像不在鏡子里面.

（3）將與物體1大小相同的物體2放在鏡后，能夠找到一位置，將像補完整，而其它位置卻不能，說明此位置就是像的位置.說明平面鏡所成的像在鏡子后面.

（4）觀察物體1與物體2的位置所示的刻度相同，物體1與物體2的導軌在一條直線上，并與平面鏡垂直.

前后左右移動物體1，同時改變物體2的位置，使像變完整，同樣可以看到物體1與物體2的位置所示的刻度相同，物體1與物體2的導軌在一條直線上，并與平面鏡垂直.

再用直尺穿過平面鏡中間的空隙，同樣發現物體1與物體2的對應點到鏡面的距離相等，直尺與鏡面垂直.從立體上說明像與物到鏡面距離相等，像與物的連線與鏡面垂直.

（5）在此位置把物體2換成與物體1大小不同的物體3或物體4放在鏡后，卻不能將像補完整，只有與物體1大小相同的物體2才能把像補完整.說明像與物大小相同.

（6）在平面鏡的后面放一光屏不能接收到物體1的像，說明平面鏡所成的像是虛像.

（7）在物體1與物體2對應點上作一標記后，將它們并排放置，發現物體1與物體2的標記左右相反，說明像與物左右相反.

3儀器的特點及用途

本儀器制作簡單，原料易找且便宜.操作簡單、方便，對環境亮度沒有特殊要求，成像清晰明了，很好地說明平面鏡成像的特點；并能很好地糾正學生的前概念“平面鏡所成的像在鏡子里面”；解決了立體空間像與物的對應關系，形象地說明像與物左右相反；避免了使用玻璃板前后兩個面都能成像的不利因素；讓學生明確只要是物體都能成像，而不至于認為蠟燭不能成像只有燭焰才能成像的錯誤看法；省去了學生描點連線，節省了教學時間，同時也減少了描點連線所帶來的實驗誤差.

參考文獻：

[1]馬國福平面鏡成像演示實驗改進[J].中學物理，1994（4）

[2]董大勇平面鏡教學的改進與教學過程設計[J].中學物理，2012（1）

[3]于躍平面鏡成像實驗的改進[J].實驗教學與儀器，2011（1）

[4]江薇 平面鏡成像實驗的改進與思考[J].中學物理教學參考，2014（11）