平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

河北省承德縣第二中學(xué) 李海冰

一、目的

平面鏡成像是教科版八年級(jí)物理上冊(cè)第四章第三節(jié)的內(nèi)容。課本上設(shè)計(jì)的平面鏡成像實(shí)驗(yàn)所需器材包括：一塊平板玻璃，兩根蠟燭等。但原有實(shí)驗(yàn)存在兩個(gè)問(wèn)題：第一，平面鏡不容易固定；第二，很難準(zhǔn)確測(cè)量蠟燭和像到平板玻璃的距離。

針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，我對(duì)課本上的平面鏡成像實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生操作起來(lái)更方便、簡(jiǎn)單，并且更易于學(xué)生理解和掌握實(shí)驗(yàn)原理及相關(guān)知識(shí)。

二、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置圖及實(shí)驗(yàn)器材

1.實(shí)驗(yàn)裝置圖（見(jiàn)圖1）。

圖1

2.實(shí)驗(yàn)器材。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備的器材包括：帶有刻度的膠合板（25 厘米×7 厘米），金屬做成的兩個(gè)玻璃夾，電子蠟燭兩個(gè)，平板玻璃一塊，平面鏡一塊。

三、探究平面鏡成像的規(guī)律

1.確定像的位置。

先按照課本上的實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)行操作。把電子蠟燭放在平面鏡前，我們能看到蠟燭在平面鏡中所成的像，卻不能準(zhǔn)確找到所成像的具體位置（見(jiàn)圖2）。那么，蠟燭所成的像到底在哪里？是在鏡子里面還是在鏡子后面呢？仔細(xì)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，平面鏡的里面和后面都找不到蠟燭所成的像（見(jiàn)圖3）。

圖2

圖3

那怎樣改進(jìn)才能便于我們確定像的位置呢？為了解決這一問(wèn)題，在改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)里，我們用平板玻璃代替平面鏡。首先把點(diǎn)燃的電子蠟燭放在平板玻璃前。之后，在其另一側(cè)移動(dòng)完全相同的未點(diǎn)燃的電子蠟燭，直到它與點(diǎn)燃的電子蠟燭所成像的位置完全重合。這樣我們就可以確定像的位置了。

2.比較像與物的大小關(guān)系。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)未點(diǎn)燃的電子蠟燭與點(diǎn)燃的電子蠟燭所成的像的位置完全重合時(shí)，我們也就可以觀察到點(diǎn)燃的電子蠟燭在平板玻璃上所成的像大小與未點(diǎn)燃的電子蠟燭完全相同。因此，我們可以從中直觀得出結(jié)論：物體在平面鏡（平板玻璃）中所成的像的大小與物體大小相等（見(jiàn)圖4）。

圖4

3.比較物體和像到平板玻璃距離的關(guān)系。

把電子蠟燭分別放在平板玻璃前5 厘米（見(jiàn)圖5）、10 厘米（見(jiàn)圖6）、15 厘米（見(jiàn)圖7）處，然后用未點(diǎn)燃的電子蠟燭去找點(diǎn)燃的電子蠟燭所成的像的位置。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)所成像的位置也分別在平板玻璃后5 厘米、10 厘米、15 厘米處。這樣我們就可得出“物體和其所成的像到平面鏡（平板玻璃）的距離相等”的結(jié)論。

圖5

圖6

圖7

4.像的虛實(shí)。

在點(diǎn)燃的電子蠟燭一側(cè)，可以看到平板玻璃后面點(diǎn)燃的電子蠟燭的像（見(jiàn)圖8）；到平板玻璃后面看，在所成像的位置處的電子蠟燭并沒(méi)有被點(diǎn)燃（見(jiàn)圖9）。因此，我們可以確定平面鏡（平板玻璃）所成的像是虛像。

圖8

圖9

通過(guò)完成改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們就比較容易直觀了解和掌握關(guān)于平面鏡成像的以下知識(shí)點(diǎn)：平面鏡所成的像是虛像；像與物體大小相等；物體到平面鏡的距離等于像到平面鏡的距離。

四、裝置改進(jìn)的意義

1.改進(jìn)后的裝置是把平板玻璃固定在膠合板上，這樣平板玻璃放置穩(wěn)固，便于實(shí)驗(yàn)操作；平板玻璃代替平面鏡更便于在同一側(cè)同時(shí)觀察物體與像的關(guān)系。

2.用電子蠟燭代替蠟燭，解決了蠟燭站立問(wèn)題和滿屋子蠟燭燃燒的氣味問(wèn)題，尤其是解決了測(cè)量物體和像到平面鏡的距離時(shí)燭焰晃動(dòng)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

3.由于作為底座的膠合板本身標(biāo)好了刻度，所以物體和像到玻璃板的距離不必使用刻度尺測(cè)量，僅通過(guò)觀察即可得出數(shù)據(jù)。