平面鏡成像實驗中的難點及其突破①

(江蘇省海門市海南中學,江蘇 海門 226100)

1 引言

探究平面鏡成像特點實驗是初中學生接觸到物理學科之后的一次重要的實驗探究活動,對于培養學生良好的實驗習慣、學習態度有重要的引領作用,需要老師細心的指導、點撥,讓學生了解實驗的基本流程,掌握基本的實驗方法。

2 教學場景及解決思路

在平面鏡成像這節課上,學生通過實驗,找出平面鏡成像的特點是學生自主探究活動的一個重要環節,如何使用實驗器材進行探究活動,從而找到平面鏡成像的特點,是學生實驗中的一個難點。在一次公開課活動中筆者觀察到了學生在進行實驗探究活動時遇到的一些疑點、難點,現將其中一些典型的錯誤場景、疑難場景舉例分析如下。

場景一:如圖1所示是老師在沒有對學生做任何交代和鋪墊的情況下，就讓學生開始實驗探究活動。這時,學生被兩個相同的三角形物體迷惑了,怎樣找到它的像，怎么來比較像與物的大小?學生完全沒有方向,不知所措。

圖1

解決思路:在開始實驗前,教師需要設計教學情景,使學生對桌上的實驗器材有必要充分的了解之后，再開始進行實驗,這樣就不會發生學生不清楚兩個相同三角形的作用的情況。

場景二:開始實驗以后,學生沒有正確地擺放好實驗器材的位置,以至于小組內同學同時從玻璃板兩邊來觀察實驗現象(如圖2),顯然學生沒有了解各個器材的作用,不清楚觀察玻璃板成像的方法。

圖2

解決思路:在開始實驗前，教師同樣需要設計教學情境,讓學生明確要觀察什么,是用哪兩個器材做對比，在分組實驗時,要讓學生清楚器材該如何擺放,應該在什么位置觀察虛像,之后才能展開有效的實驗探究活動。

場景三:在本節課堂中,學生在做平面鏡成像實驗時,有兩組學生用平面鏡豎在了方格紙的中間,直接開始了探究活動(如圖3),而且組內同學通過觀察研究一致得出結論：平面鏡里小紅旗的像距離鏡面3格,外面小紅旗距離鏡面也是3格，所以物距等于像距。

圖3

解決思路:這里學生并沒有認識到平面鏡內的格子和小紅旗都是像,根據看到的像來確定像的位置是不科學的,因而據此得出結論也是站不住腳的,教師還需引導學生弄清楚實驗的本質,找到探究方法之后，再展開探究活動。

3 難點突破

在平面鏡成像實驗中,如何確定像的位置,是學生學習中的難點。要確定像的位置,需要既能看到平面鏡中的像,又要能看到平面鏡后的實物,故應選用平板玻璃作為實驗器材。但是如果由老師進行單純地講授,對學生來說門檻還是太高,不符合學生的認知水平。在一次公開課活動中,有兩位老師分別采用了不同的引入方法,成功地化解了這個難題。

方法一:老師以魔術視頻“澆不滅的蠟燭”引入(如圖4),設疑：怎樣破解魔術呢?老師提供的器材是：玻璃杯、平面鏡、透明玻璃板、茶色玻璃板、蠟燭、火柴。

小組討論后,學生上臺演示。一開始,學生將水杯放在了平面鏡之前,發現無法演示魔術,后來經小組討論后,將平面鏡換成了茶色玻璃,水杯仍然在茶色玻璃前,還是不能演示。

這時臺下的同學也加入了熱烈的討論之中,經過臺上小組討論,臺下同學的提示,嘗試將燒杯放在茶色玻璃板之后(如圖5),成功地演示了魔術。全場響起掌聲,孩子們為自己能成功演示魔術而感到開心不已。

圖4

圖5

此時教師追問:為什么不用平面鏡?

生:用平面鏡無法找到像的位置。

師:為什么不用透明玻璃板?

生:用透明玻璃板成的像看不太清楚,所以選擇了茶色玻璃。

師:杯子的位置要放在哪里,魔術才能成功?

生:應放置在玻璃板后面,蠟燭像的位置上。

師:這種探究實驗的方法被稱為等效替代法。

教師通過巧妙的實驗構思,引導學生大膽嘗試,破解魔術的奧秘,激起了學生探究新知的欲望,無形中讓學生了解等效替代的實驗方法,為后續成功地進行平面鏡成像的實驗探究打下了基礎。

方法二:教師展示出兩個大小相同的三角形。

師:怎樣方便地比較三角形的大小是否一致?

生:可以將兩個三角形合在一起，看看是否完全重合。

師:我們在探究平面鏡中的成像情況時也可采用這種方法，需要幾個小紅旗？

生:兩個。

師:分別起什么作用?

生:把其中一個小紅旗放在鏡前,可以在鏡中觀察到小紅旗的像,把另一個等大的小紅旗放在鏡后小紅旗像的位置,如果兩者重合,就可以說明虛像和實物是等大的。

這里教師設計了實物“比大小”的教學環節,學生一下子明白了實驗器材中提供兩個小紅旗的目的,同時暗示用等效替代法解決問題。

方法三:教師提問：怎樣找到像的位置呢?

如圖6所示，在實驗桌上,平面鏡前已經放置了一個啤酒罐,學生能夠清楚地看到它在平面鏡中所成的像,這時教師讓學生在平面鏡前用另外一個相同的啤酒罐來找到像的位置，比較像和物的大小,學生經過嘗試后發現:如果拿掉物體,像也消失了,用另外一個啤酒罐在平面鏡前后都無法找到像的位置。這里引發了學生的思考、小組內學生激烈討論。

圖6

此時教師提問：怎樣才能找到像的位置呢？請各小組同學思考討論。

生:我們小組經過討論后,得出結論。要找到像的位置,需要用玻璃板做實驗。

教師換上玻璃板,學生演示實驗成功,孩子們又一次為自己的成功而開心、鼓掌。

在這里兩位老師采用了不同的方法引發學生思考,最后成功地突破難點,找到了像的位置。他們以提問的形式,引發學生思考,在對比了平面鏡跟玻璃板之后,最終學生都選擇了玻璃板進行實驗,然后又繼續通過嘗試,只有將等大的物體放到玻璃板之后,人站在玻璃板之前觀察,才能繼續完成平面鏡成像的實驗，為后面探究成像的性質打下了基礎。

4 結語

從課堂觀察來看,學生對未知世界充滿了好奇,有著非常濃厚的興趣,他們喜歡動手實踐,能主動思考。但是由于知識儲備、自主學習能力的缺乏,如果沒有老師及時、科學的指導,學生激昂的情緒又會很快跌落。這就需要老師的鼓勵和幫助,并通過小組合作的方式來完成。特別是在教學設計環節,教師應了解學生在實驗探究活動中的疑難點,巧妙構思學習環節，為學生的探究活動做適當的牽引,往往會起到事半功倍的效果。同時教師要在學生進行探究活動時，深入到學生中間,參與他們的探究活動,才能及時、準確地發現學生中存在的疑難點。

參考文獻：

[1] 陳翠玉.“平面鏡成像”一課的教學難點及突破方法[J].中學物理,2017,(4):17-18.

[2] 劉海霞,田成良.剖析平面鏡成像中的三個“等效替代”[J].中學物理,2014,(10):42.