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平面鏡成像實驗是初中物理光學(xué)中重要的學(xué)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(guān)系,這種方法一直以來都為大家所接受.但在一次實驗中學(xué)生的題引起了我的思考: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(xué)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(rèn)真思索并設(shè)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?。ㄎ矬w4)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(nèi).
從廢棄的窗簾支架中截取二段長25cm的導(dǎo)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(dǎo)軌安裝在鋁合金槽中,使導(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(fā)現(xiàn)物體1與物體2的對應(yīng)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(yīng)點上作一標(biāo)記后,將它們并排放置,發(fā)現(xiàn)物體1與物體2的標(biāo)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(huán)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(xué)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(yīng)關(guān)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(xué)生明確只要是物體都能成像,而不至于認(rèn)為蠟燭不能成像只有燭焰才能成像的錯誤看法;省去了學(xué)生描點連線,節(jié)省了教學(xué)時間,同時也減少了描點連線所帶來的實驗誤差.
參考文獻(xiàn):
[1]馬國福平面鏡成像演示實驗改進(jìn)[J].中學(xué)物理,1994(4)
[2]董大勇平面鏡教學(xué)的改進(jìn)與教學(xué)過程設(shè)計[J].中學(xué)物理,2012(1)
【關(guān)鍵詞】實驗探究變難為易易于操作省時
滬科版八年級物理第四章第二節(jié)(光的反射),第二課時的教學(xué)內(nèi)容是實驗探究“平面鏡成像”(P58),在這一課的教學(xué)學(xué)習(xí)過程中,都是通過實驗探究總結(jié)出平面鏡成像的特點,算是達(dá)到了教學(xué)的目的和要求。但是,我們想過沒有,我們要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,通過觀察發(fā)現(xiàn)問題及分析問題解決問題的能力,在條件允許的情況下或者沒有條件也要盡量創(chuàng)造條件,讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗探究,主動獲取知識。而學(xué)生的實驗探究活動,我們盡量做到變難為易,讓學(xué)生有寬松時間,讓學(xué)生做起來得心應(yīng)手,讓學(xué)生在成功中獲得喜悅。現(xiàn)在就本節(jié)教學(xué)內(nèi)容的一點看法和實驗改進(jìn)意見與同行們商榷。
一、虛實像的探討
在本節(jié)教材中有一個“加油站,物理學(xué)中把能呈現(xiàn)在光屏上的像稱為實像;不能在光屏上呈現(xiàn),只能用眼睛直接看到的像稱為虛像。”本人認(rèn)為“加油站”的目的是讓學(xué)生了解實像與虛像的區(qū)別。但其中“只能用眼睛直接看到的像稱為虛像”這種說法有不對之處。因為虛像不是實際光線會聚而成,直接用眼睛看是看不到的。比如:在該實驗中成的虛像要透過玻璃才能看到,不透過玻璃看不到。再如物體在凸透鏡的一倍焦距內(nèi)成正立放大的虛像,也要透過凸透鏡才能看到,不透過凸透鏡是看不到的。我們把玻璃和凸透鏡都看作是光學(xué)元件,說明虛像只能通過光學(xué)元件才能看到。
關(guān)于實像和虛像的區(qū)別,應(yīng)該從兩個方面:
1、理論法:實像是實際光線會聚而成,虛像是實際光線的反向延長線會聚而成。(要求老師掌握,便于執(zhí)教過程中在解決一些疑難問題時不犯知識性的錯誤)。
2、實驗法:實像可以呈現(xiàn)在光屏上,肉眼能直接觀察,虛像不能呈現(xiàn)在光屏上,肉眼不能直接觀察,只有通過光學(xué)元件才能觀察到。
二、實驗改進(jìn)意見
無論在課改前,還是課改后,“研究平面鏡成像的特點”這一實驗的設(shè)計和操作步驟都完全一樣。
器材:兩支完全一樣的蠟燭,一塊玻璃板,玻璃板支架,一張紙,一個光屏,一把直尺和火柴。
操作步驟:
(a)將玻璃板垂直架在紙上,在玻璃板上一個側(cè)面立一支點燃的蠟燭,透過玻璃板觀察其另一側(cè)面后的蠟燭的像。
(b)將光屏放到像的位置,不透過玻璃板,直接觀察光屏上有無像;
(c)將相同的未點燃的蠟燭放在像的位置,觀察像與蠟燭的大小關(guān)系。
(d)用直尺量出蠟燭和像到玻璃板的距離。
分析:由(a)、(b)步驟總結(jié):平面鏡成像為正立虛像沒有疑問。
由(c)步驟總結(jié),像與物的大小相同,沒有疑問。
但是由(d)步驟來確定像與物的位置關(guān)系時,我的認(rèn)為是意圖較好,但不適合課堂,因為把蠟燭和玻璃豎立在紙面上拿上拿下,又加上蠟燭不易立穩(wěn),還要在紙面上作記號,連線,再用刻度尺來測量距離等就相當(dāng)費時。所以,無論是學(xué)生分組探究還是教師演示,往往是一次實驗就草率了事,總結(jié)出“像和物的連線與鏡面垂直,像和物到鏡面的距離相等”。這樣的結(jié)論,難道你不擔(dān)心,學(xué)生會懷疑是偶然性嗎?如果是教師演示的話,我怕學(xué)生還會懷疑,這是一種特殊,是老師的有意設(shè)置。
為了避免學(xué)生的懷疑,我上這節(jié)實驗探究課時,就不用紙和刻度尺,改用了光具座(光具座上有刻度標(biāo)尺),其他器材與教材相同。
課前準(zhǔn)備:每組一個固定玻璃的木方,通過木方能將玻璃豎立固定在光具座的支柱上(玻璃可以水平轉(zhuǎn)動),每組二個內(nèi)徑與支柱和蠟燭直徑相同的塑料管,能將支柱與蠟燭連接,且豎立固定于光具座上。
實驗步驟:與教材上的(a)(b)(c)(d)四步驟一樣,但對比起來,優(yōu)點略有顯現(xiàn):①不用在桌面上墊紙,不會擔(dān)心蠟燭立不穩(wěn),不作記號,不連線,不用刻尺測量距離(在光具座刻度標(biāo)尺上直接讀數(shù),既省時又準(zhǔn)確),更不用把蠟燭拿上拿下。②在整個探究過程中,只需在光具座上移動兩支蠟燭,就可重復(fù)多次實驗,不就避免了一個擔(dān)心,“學(xué)生懷疑是偶然性,特殊性嗎?”③對于具有發(fā)展?jié)撃艿膶W(xué)生,我們將光具座左右適當(dāng)偏倒,學(xué)生會看到物體怎么變,像就怎么變,始終是關(guān)于平面鏡對稱。還可將玻璃水平旋轉(zhuǎn),使燃燒的蠟燭不在玻璃正前方,在不同的角度同樣可觀察到蠟燭的成像。為什么不在玻璃正前方也能成像?又為什么在一邊看得到,在另一邊卻看不到呢?讓同學(xué)們?nèi)ニ伎及桑∪绻獙@兩個問題進(jìn)行分析,就能順理成章的總結(jié)出平面鏡成像是由于光的反射而形成的。
通過課堂實踐,“探究平面鏡成像”實驗改進(jìn)后,不但學(xué)生確信我們通過實驗探究得到的規(guī)律是普存在的規(guī)律,而且還能做到分層次教學(xué),使不同的學(xué)生實驗探究過程中都有收獲,比如:差生能報告觀察到的實驗現(xiàn)象;中等成績的學(xué)生基本能總結(jié)出“平面鏡成像”的規(guī)律;優(yōu)秀學(xué)生能做一些超越教材要求探究(如:沒有在平面鏡正前方的物體能成像嗎?)。我認(rèn)為要增強(qiáng)實驗教學(xué)的效果,我們一線教師引導(dǎo)學(xué)生用身邊的物品做實驗材料,精心設(shè)計實驗,使實驗的可操作更強(qiáng)一些,多讓學(xué)生自主探究。
總之,教學(xué)實驗的設(shè)計要求是簡單、直觀且能說明問題,更重要的是實驗探究過程也要體現(xiàn)分層次教學(xué),要絕大多數(shù)學(xué)生能獲得最基本的知識,但知識的獲取“上不封頂”,所以又要能夠挖掘優(yōu)秀學(xué)生的潛能。
參考文獻(xiàn)
[1]劉玉中.《平面鏡成像》教學(xué)設(shè)計[OL].互聯(lián)網(wǎng)-人民教育出版社網(wǎng)-初中物理
[2]王婧.八年級幾種物理教材科學(xué)方法分析比較[D].云南師范大學(xué)
[3]凸透鏡成像規(guī)律[OL].互聯(lián)網(wǎng)—百度百科
[4]在“研究平面鏡成像特點”時,某同學(xué)利用一塊玻璃板代替平面鏡[OL].互聯(lián)網(wǎng)
關(guān)鍵詞:平面鏡成像實驗;實驗教材;實驗過程
在2011年教育部頒布的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中有這樣的要求:在教學(xué)中應(yīng)該鼓勵學(xué)生自己動手、自己探索科學(xué)規(guī)律,提倡探究性的教學(xué)方式。因此在初中物理教學(xué)中,我積極引導(dǎo)學(xué)生主動探究,特別是對“平面鏡成像”這一實驗做了大膽改進(jìn),《平面鏡成像》是初中物理教學(xué)中的重點內(nèi)容,要想讓同學(xué)們很好地了解“平面鏡成像的性質(zhì)”,光靠老師的講解是不行的,而應(yīng)該通過實驗來達(dá)到目的。在傳統(tǒng)教學(xué)中,由于受實驗條件的限制,致使該實驗存在著一定誤差,因此,我嘗試著對該實驗進(jìn)行了改進(jìn)。
一、改進(jìn)實驗器材
傳統(tǒng)的實驗器材是蠟燭,蠟燭燃燒時教室內(nèi)煙熏火燎,而且蠟燭消耗量較大,資源容易浪費。針對這一點,我對實驗教材做了改進(jìn),改用兩幅大、中、小三種型號的象棋子,因為象棋子比較便宜,而且能夠長期使用,避免了資源浪費。
二、改進(jìn)實驗過程
在實驗過程中,我把學(xué)生分為兩人一組,讓他們在桌面上鋪一張紙,把紙對折后平均分為兩部分,然后讓同學(xué)們在折線位置豎上一塊玻璃板,這條折線就表示平面鏡位置。把中號棋子的正面朝上放于玻璃板左邊,這時就能看到玻璃板右邊出現(xiàn)了一個棋子的像,然后調(diào)整一下玻璃板和桌面的夾角,使棋子的像成于桌面上,想法穩(wěn)定玻璃板,并測量棋子和桌面夾角。同樣的分別拿出大、中、小不同型號的棋子在右邊桌面上做移動,直到與左邊棋子的像完全重合為止。重復(fù)實驗過程,把每次得到的數(shù)據(jù)填入分析表中,這時就很容易地總結(jié)出平面鏡成像的特點了。
總之,改進(jìn)后的平面鏡成像實驗彌補了傳統(tǒng)實驗的不足,取得了良好的教學(xué)效果。同學(xué)們在實驗過程中更加積極主動了,他們的思維也變得活躍起來。在今后的教學(xué)中,我將積極探索新課標(biāo)精神,依據(jù)教材內(nèi)容,進(jìn)行大膽改革,進(jìn)一步提高初中物理實驗教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]張月梅,何曉燕,歐陽艷.一組中學(xué)物理實驗的改進(jìn)[J].伊犁師范學(xué)院學(xué)報,2002(03).
[2]胡遠(yuǎn)富.對初中物理一個演示實驗的改進(jìn)[J].黔東南民族師范高等??茖W(xué)校學(xué)報,2003(03).
1.探究并歸納平面鏡成像的特點。
2.感知虛像的特點含義。
3.通過對“平面鏡成像特點”的探究,學(xué)習(xí)對實驗過程中信息的記錄和等效替代法的運用,提高探究能力。
【實驗原理】
1.用玻璃板代替平面鏡,以方便確定像的位置。
2.用兩支同樣的電筒以便于判斷像和物的大小關(guān)系。
【實驗器材】
帶輪子的玻璃板,兩個完全相同的電筒,畫好方格的塑板,背面有膠的彩色紙板,白紙。
【實驗操作步驟】
1.將玻璃板垂直放置在帶方格的塑板上,對準(zhǔn)刻度線,將亮著的電筒放在玻璃前,透過玻璃觀察這個電筒成的像,像在哪兒?在玻璃板的后面,將底座轉(zhuǎn)動,觀察玻璃板的另一側(cè),將白紙放在剛才看到像的位置,紙上沒有。這不是實際光線組成的,所以得出平面鏡成的像是虛像。
2.將底座復(fù)位,用另一個滅著的電筒在玻璃板的另一側(cè)找到當(dāng)前電筒所成的像,直到與像完全重合。再換兩個位置重做以上實驗,可以得出像和物是等大的。
3.輔證實驗:用彩色紙板粘在塑板上,讓學(xué)生觀察在鏡中紙板的像占有幾格,可清楚地判斷像與物的大小關(guān)系。
4.再利用方格數(shù)出像和物到平面鏡的距離,很方便得出結(jié)論:像和物到平面鏡的距離相等。
5.利用數(shù)學(xué)中有關(guān)對稱的相關(guān)知識,還可以得出:平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對稱。
【實驗效果】
實驗簡單操作性強(qiáng),實驗現(xiàn)象明顯,便于學(xué)生得出結(jié)論。
【實驗創(chuàng)新之處】
1.原實驗中可見范圍小,不能多角度地展示給學(xué)生觀察,設(shè)計底座帶輪子,可靈活方便向各個方向展示。
2.原實驗蠟燭燃燒高度發(fā)生變化,像物難以重合。另外,燭焰不穩(wěn)定。改用相同型號的電筒,易于重合且像清晰穩(wěn)定。
3.用邊長1厘米的方格紙代替原實驗中的大白紙,不用尺量,就能很快觀察到平面鏡中“對稱的像”,能準(zhǔn)確說明物像等距??v線與平面鏡垂直可直接觀察物像連線與鏡面垂直的特點。
4.實驗的直觀性和可操作性都很強(qiáng),實驗探究過程快捷、準(zhǔn)確,具有較強(qiáng)吸引力。
【實驗教學(xué)反思】
“平面鏡”一節(jié)是初中物理光學(xué)部分的重要內(nèi)容,它是通過實驗總結(jié)出平面鏡成像的特點,進(jìn)而用光的反射定理說明平面鏡成像的原理,提出虛像的概念,做好平面鏡成像的實驗是關(guān)鍵。圍繞本次實驗對實驗教學(xué)的功能與作用進(jìn)行反思:
1.根據(jù)本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)和重點要求,為了讓學(xué)生更確切地理解虛像,可以試著推到像,發(fā)現(xiàn)無論如何推不倒,再用白紙接像,使學(xué)生明白虛像的含義。
2.實驗教學(xué)就是讓學(xué)生親歷知識的過程,在探究物與像大小關(guān)系時,一定要強(qiáng)調(diào)“重合“的含義,所以多次實驗體驗“重合”。
物理是以實驗為基礎(chǔ)的一門科學(xué),在反復(fù)的實驗過程中同學(xué)們會出現(xiàn)各種各樣的想法,這些想法千奇百怪,其中也不乏有些好的有創(chuàng)意的金點子,現(xiàn)在想想有時候知識目標(biāo)并不是最主要的,也許若干年后,他們雖然已經(jīng)忘了你講的物理知識,但是留給他們的物理方法和科學(xué)理念是受益終身的,所以重點是對每一位學(xué)生發(fā)現(xiàn)解決問題的過程中科學(xué)方法和能力的培養(yǎng),要讓每一位同學(xué)都動起來,培養(yǎng)動手能力的素養(yǎng),營造一個和諧有趣的課堂氛圍,要讓每一位學(xué)生認(rèn)識到:不要以為物理只屬于那些高深莫測遙遠(yuǎn)的物理學(xué)家們。物理其實是屬于每一個普通人的,就像音樂不僅僅屬于音樂家一樣。本次平面鏡實驗的教學(xué)改進(jìn)也不是我一個人的功勞,多虧了善于動腦的同學(xué)們,是他們給了我研究教學(xué)改進(jìn)的靈感,(比如:白天教室里的玻璃是透明的,可是一旦到了晚上玻璃就幾乎變成了一個平面鏡)下面簡單的談?wù)勎覍ζ矫骁R成像實驗的教學(xué)改進(jìn)方法:
平面鏡是同學(xué)們生活中常見的日用品,大家對它的成像特點已經(jīng)有了一定的了解,所以在處理本節(jié)課時,可以先喚醒學(xué)生們已獲得的生活經(jīng)驗,然后再經(jīng)過實驗總結(jié)出平面鏡的成像規(guī)律,人教版八年級物理(上)第二章第三節(jié)平面鏡成像實驗傳統(tǒng)教學(xué)常用玻璃板來代替平面鏡。因為采用玻璃板代替平面鏡,雖然成像不如平面鏡清晰,但卻能在觀察到A蠟燭的像的同時,也能觀察到B蠟燭,巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題。為了更清晰的看到“鏡”中的像,我們要求玻璃前的物體要盡可能的亮,而環(huán)境要盡可能的暗。而玻璃后的物體也要盡可能的亮,環(huán)境要盡可能的暗。所以平面鏡成像實驗適合在較暗的環(huán)境下進(jìn)行。
平面鏡能改變光的傳播路線,但不能改變光束性質(zhì),即入射光分別是平行光束、發(fā)散光束等光束時,反射后仍分別是平行光束、發(fā)散光束。由物體任意發(fā)射的兩條光線,經(jīng)過平面鏡反射,射入眼睛。人眼則順著這兩條光線的反向延長線看到了兩條線的交點,即我們在平面鏡中看到的像,但是平面鏡后面是沒有物體的,所以物體在平面鏡里成的是虛像(平面鏡所成的像沒有實際光線通過像點,因此稱作虛像);像距與物距大小相等,它們的連線跟鏡面垂直,它們到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。成的是正立等大的虛像。
這樣進(jìn)行實驗雖然比較規(guī)范系統(tǒng),但是對于初中的學(xué)生來說卻顯得很枯燥乏味,把簡單的問題變得復(fù)雜難以理解。因為畢竟這個天天都能見到的日用品再普通不過了,顯然沒有什么新意和樂趣可激發(fā)學(xué)生的興趣。所以在教學(xué)處理上我是這么做的:
先設(shè)計一個情景劇,在黑板中間畫一條豎線把它假想成平面鏡,然后找兩位同學(xué)上來分角色扮演實物和鏡子里的像,“物體”先動一步,然后“虛像”根據(jù)他的變化做出相應(yīng)的變化,(如敬禮,向前一步走,左轉(zhuǎn)等簡單動作)然后全班同學(xué)一起來進(jìn)行觀察,得到初步的成像規(guī)律,即物體和像到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。通過再現(xiàn)這個生活情境,有效的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使同學(xué)們帶著疑問,充滿好奇的開始進(jìn)行科學(xué)探究活動。
然后通過分組實驗來進(jìn)一步得出具體的規(guī)律:
改進(jìn)方法如下:
選用的器材盡可能貼近生活且廉價:牛奶箱子(學(xué)生每個月都會發(fā)一箱牛奶,空箱子應(yīng)該是唾手可得的。)玻璃板(箱子口一般大小即可), 黑卡紙,坐標(biāo)紙,粗記號筆,透明膠布。
1.玻璃的邊緣比較鋒利,為了避免實驗過程中傷到同學(xué)們,所以需要把邊緣粘上透明膠布,玻璃不能太厚,因為兩個分界面會產(chǎn)生兩個虛像,而且還會發(fā)生折射,產(chǎn)生較大誤差,對實驗有干擾,不易區(qū)分。
2.以往的實驗過程周圍的環(huán)境比較復(fù)雜,易造成視覺的誤差,所以這次試驗我選擇在牛奶的暗箱里去做,用黑色卡紙把牛奶箱子的內(nèi)表面糊上,而且下面的紙采用坐標(biāo)紙,便于觀察并做出實驗的標(biāo)記。
3.玻璃板要與坐標(biāo)紙保持垂直。這個實驗的前提條件先不給出,讓同學(xué)們自己去做,然后發(fā)現(xiàn)玻璃板與坐標(biāo)紙不垂直的情況下,坐標(biāo)紙上的寫的字所成的虛像會浮在玻璃后的坐標(biāo)紙上、或沉在坐標(biāo)紙下面,用記號筆是無法描像的,這時由學(xué)生們自己歸納總結(jié)出要鏡面與桌面垂直。
4.傳統(tǒng)實驗用蠟燭去做實驗,觀察一段時間后,蠟燭因為燃燒會變短,并且會有很大的味道,實驗過程中點燃蠟燭有明火,而且每個桌上都要有抹布,需要注意很多安全事項,實驗中存在一定的安全隱患,而且兩只蠟燭的形狀也不一定相同。所以本次平面鏡成像實驗采用粗記號筆取代蠟燭,寫一個簡單的字母或阿拉伯?dāng)?shù)字,然后在另一側(cè)用記號筆去描這個虛像。由于后面黑色卡紙的原因,使虛像更加明顯。標(biāo)記下平面鏡的位置,然后取下坐標(biāo)紙,比較像與實物的形狀大小及位置關(guān)系。
“平面鏡成像”一節(jié)是在學(xué)習(xí)了光的直線傳布與光的反射的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)認(rèn)識平面鏡成像,它是前兩節(jié)課知識的應(yīng)用。從本節(jié)課開始將較完全的研討 “像”這個概念,本節(jié)課的一些研討方法和思路,為后面一章研討凸透鏡成像奠定了基礎(chǔ),所以,本節(jié)具有重要的承上啟下作用。教材中安排了《平面鏡成像》的探究實驗,通過實驗探究得出平面鏡成像的特點,進(jìn)而用光的反射定律說明平面鏡成像的原理,提出虛像的概念,最后介紹平面鏡的應(yīng)用。做好課本中的探究實驗是使學(xué)生認(rèn)識平面鏡成像特點的關(guān)鍵。這是培育學(xué)生器重實驗和歸納,提高學(xué)習(xí)能力的好素材。為后面做光學(xué)實驗作了必要的準(zhǔn)備。教材中利用兩支相同的蠟燭和玻璃板設(shè)計的演示實驗,雖簡便易行,但仍存在一些不足。鑒于存在的不足,我做了一些創(chuàng)新和改進(jìn)的嘗試。下面先根據(jù)存在的不足說明一下改進(jìn)的方法。
實驗?zāi)康?:方便快捷的進(jìn)行實驗探究出平面鏡成像的特點。
實驗儀器及用品:帶輪的底座、玻璃板(帶支架)、長度不同的鉛筆(帶橡皮塞的)多支、帶方格白紙的一張等。
實驗方法步驟說明:
1. 將玻璃板垂直安裝在白色帶方格的紙上,將最長的一支鉛筆放在玻璃板前,透過玻璃板觀察這支鉛筆的“像”。像在哪?在玻璃板的后面,將底座轉(zhuǎn)動,觀察玻璃板的另一側(cè)沒有。現(xiàn)在將白紙放在剛才看到的像的位置,紙上沒有。所以,這不是實際的光線組成的,所以它所成的像是虛像。
2. 將底座復(fù)位,用手邊的帶橡皮塞的鉛筆中最短的、較短的和等長的分別去找到當(dāng)前鉛筆的所稱的像,看是否能完全重合。結(jié)果只有等長的鉛筆才能實現(xiàn)與像完全重合。所以可以得到像和物體是等大的。經(jīng)過多次測量,使得實驗的結(jié)論有普遍性。
3. 再將物和像到平面鏡的距離利用白色方格紙上的單元格,很方便的得到結(jié)論:像和物到平面鏡的距離相等。
4. 再利用數(shù)學(xué)課中有關(guān)的對稱的知識,還可以得到:平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對稱。
實驗創(chuàng)新點及其意義。
原來實驗的不足之處。
1.蠟燭燃燒有氣味,影響課堂環(huán)境,并且有明火,存在安全隱患,不利于低碳環(huán)保。如果使用帶旋轉(zhuǎn)實驗裝置讓我們從不同角度觀察的話,蠟燭容易傾倒,不能動態(tài)顯示平面鏡成像的特點。
2.學(xué)生對“虛像”的新概念認(rèn)識模糊,大致的位置不能直觀的推測。
3.蠟燭在燃燒過程中會一只高度發(fā)生變化,而另一只不變,像物難以完全重合,不利于“像與物大小相等”的實驗結(jié)論的順利得出。
4.不能方便直接看出像和物體到鏡面的距離相等關(guān)系,原來實驗中要用刻度尺測數(shù)據(jù),較麻煩 。
實驗創(chuàng)新意義。
帶輪的底座,白色帶方格的紙,帶橡皮塞的鉛筆。
帶輪的底座,主要方便轉(zhuǎn)動直接觀察玻璃板后面有沒有像;白色帶方格的紙,使現(xiàn)象明顯,同時又能輕松地測量像和物到平面鏡的距離;帶橡皮塞的鉛筆,可以更容易固定位置,多支鉛筆長度不同,可讓我們更深刻的理解像和物的大小相等,而不是只用一次實驗結(jié)果得到結(jié)論。通過多次實驗進(jìn)行探究,也可以讓我們體會多次實驗,使結(jié)論的得出有普遍性,而避免偶然性。
關(guān)鍵詞:物理實驗;實驗過程;平面鏡
中圖分類號:G652 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-7661(2012)07-212-01
物理是以實驗為基礎(chǔ)的一門科學(xué),在反復(fù)的實驗過程中同學(xué)們會出現(xiàn)各種各樣的想法,這些想法千奇百怪,其中也不乏有些好的有創(chuàng)意的金點子,現(xiàn)在想想有時候知識目標(biāo)并不是最主要的,也許若干年后,他們雖然已經(jīng)忘了你講的物理知識,但是留給他們的物理方法和科學(xué)理念是受益終身的,所以重點是對每一位學(xué)生發(fā)現(xiàn)解決問題的過程中科學(xué)方法和能力的培養(yǎng),要讓每一位同學(xué)都動起來,培養(yǎng)動手能力的素養(yǎng),營造一個和諧有趣的課堂氛圍,要讓每一位學(xué)生認(rèn)識到:不要以為物理只屬于那些高深莫測遙遠(yuǎn)的物理學(xué)家們。物理其實是屬于每一個普通人的,就像音樂不僅僅屬于音樂家一樣。本次平面鏡實驗的教學(xué)改進(jìn)也不是我一個人的功勞,多虧了善于動腦的同學(xué)們,是他們給了我研究教學(xué)改進(jìn)的靈感,下面簡單的談?wù)勎覍ζ矫骁R成像實驗的教學(xué)改進(jìn)方法:
平面鏡是同學(xué)們生活中常見的日用品,大家對它的成像特點已經(jīng)有了一定的了解,所以在處理本節(jié)課時,可以先喚醒學(xué)生們已獲得的生活經(jīng)驗,然后再經(jīng)過實驗總結(jié)出平面鏡的成像規(guī)律,人教版八年級物理(上)第二章第三節(jié)平面鏡成像實驗傳統(tǒng)教學(xué)常用玻璃板來代替平面鏡。因為采用玻璃板代替平面鏡,雖然成像不如平面鏡清晰,但卻能在觀察到A蠟燭的像的同時,也能觀察到B蠟燭,巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題。為了更清晰的看到“鏡”中的像,我們要求玻璃前的物體要盡可能的亮,而環(huán)境要盡可能的暗。而玻璃后的物體也要盡可能的亮,環(huán)境要盡可能的暗。所以平面鏡成像實驗適合在較暗的環(huán)境下進(jìn)行。
平面鏡能改變光的傳播路線,但不能改變光束性質(zhì),即入射光分別是平行光束、發(fā)散光束等光束時,反射后仍分別是平行光束、發(fā)散光束。由物體任意發(fā)射的兩條光線,經(jīng)過平面鏡反射,射入眼睛。人眼則順著這兩條光線的反向延長線看到了兩條線的交點,即我們在平面鏡中看到的像,但是平面鏡后面是沒有物體的,所以物體在平面鏡里成的是虛像(平面鏡所成的像沒有實際光線通過像點,因此稱作虛像);像距與物距大小相等,它們的連線跟鏡面垂直,它們到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。成的是正立等大的虛像。
這樣進(jìn)行實驗雖然比較規(guī)范系統(tǒng),但是對于初中的學(xué)生來說卻顯得很枯燥乏味,把簡單的問題變得復(fù)雜難以理解。因為這個天天都能見到的日用品再普通不過了,顯然沒有什么新意和樂趣可激發(fā)學(xué)生的興趣。所以在教學(xué)處理上我是這么做的:
先設(shè)計一個情景劇,在黑板中間畫一條豎線把它假想成平面鏡,然后找兩位同學(xué)上來分角色扮演實物和鏡子里的像,“物體”先動一步,然后“虛像”根據(jù)他的變化做出相應(yīng)的變化,(如敬禮,向前一步走,左轉(zhuǎn)等簡單動作)然后全班同學(xué)一起來進(jìn)行觀察,得到初步的成像規(guī)律,即物體和像到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。通過再現(xiàn)這個生活情境,有效的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使同學(xué)們帶著疑問,充滿好奇的開始進(jìn)行科學(xué)探究活動。
然后通過實驗來進(jìn)一步得出具體的規(guī)律:
改進(jìn)方法如下:
一、玻璃的邊緣比較鋒利,為了避免實驗過程中傷到同學(xué)們,所以需要把邊緣打磨,玻璃不能太厚,因為兩個分界面會產(chǎn)生兩個虛像,而且還會發(fā)生折射,產(chǎn)生較大誤差,對實驗有干擾,不易區(qū)分。
二、以往的實驗過程周圍的環(huán)境比較復(fù)雜,易造成視覺的誤差,所以這次試驗我選擇實驗環(huán)境暗的地方,并且背景換成了墨綠色的桌布,而且下面的紙采用方格紙,便于觀察并做出實驗的標(biāo)記。
三、玻璃板要與桌面保持垂直。這個實驗的前提條件先不給出,讓同學(xué)們自己去做,然后發(fā)現(xiàn)玻璃板與桌面不垂直的情況下,無論怎么移動玻璃后的物體都不能與像重合,這時由學(xué)生們自己歸納總結(jié)出要鏡面與桌面垂直,為了使玻璃板與桌面垂直,這次試驗中鐵架臺發(fā)揮了作用,將玻璃板懸掛起來即可解決這個問題。
四、傳統(tǒng)實驗用蠟燭去做實驗,觀察一段時間后,蠟燭因為燃燒會變短,而且會有很大的味道,實驗過程中點燃蠟燭有明火,而且每個桌上都要有抹布,需要注意很多安全事項,實驗中存在一定的安全隱患,而且兩只蠟燭的形狀也不一定相同。所以本次平面鏡成像實驗采用LED燈取代蠟燭,用同樣的LED燈拼成“E”字,分別為等大的兩盞,小一點的一盞,大一點一盞,共四盞燈??拷^察同學(xué)一側(cè)的是等大的其中一盞燈,并且讓它發(fā)光,而另一側(cè)用不同的燈去跟它的像重合,這里要注意:遠(yuǎn)離觀測同學(xué)的LED燈要處于關(guān)閉狀態(tài),這樣可以增強(qiáng)反射光線使虛像更加明顯。有利于比較像與實物的形狀大小及位置關(guān)系。