时间:2022-08-15 19:57:11
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【关键词】实验探究变难为易易于操作省时
沪科版八年级物理第四章第二节(光的反射),第二课时的教学内容是实验探究“平面镜成像”(P58),在这一课的教学学习过程中,都是通过实验探究总结出平面镜成像的特点,算是达到了教学的目的和要求。但是,我们想过没有,我们要培养学生的观察能力,通过观察发现问题及分析问题解决问题的能力,在条件允许的情况下或者没有条件也要尽量创造条件,让学生自主进行实验探究,主动获取知识。而学生的实验探究活动,我们尽量做到变难为易,让学生有宽松时间,让学生做起来得心应手,让学生在成功中获得喜悦。现在就本节教学内容的一点看法和实验改进意见与同行们商榷。
一、虚实像的探讨
在本节教材中有一个“加油站,物理学中把能呈现在光屏上的像称为实像;不能在光屏上呈现,只能用眼睛直接看到的像称为虚像。”本人认为“加油站”的目的是让学生了解实像与虚像的区别。但其中“只能用眼睛直接看到的像称为虚像”这种说法有不对之处。因为虚像不是实际光线会聚而成,直接用眼睛看是看不到的。比如:在该实验中成的虚像要透过玻璃才能看到,不透过玻璃看不到。再如物体在凸透镜的一倍焦距内成正立放大的虚像,也要透过凸透镜才能看到,不透过凸透镜是看不到的。我们把玻璃和凸透镜都看作是光学元件,说明虚像只能通过光学元件才能看到。
关于实像和虚像的区别,应该从两个方面:
1、理论法:实像是实际光线会聚而成,虚像是实际光线的反向延长线会聚而成。(要求老师掌握,便于执教过程中在解决一些疑难问题时不犯知识性的错误)。
2、实验法:实像可以呈现在光屏上,肉眼能直接观察,虚像不能呈现在光屏上,肉眼不能直接观察,只有通过光学元件才能观察到。
二、实验改进意见
无论在课改前,还是课改后,“研究平面镜成像的特点”这一实验的设计和操作步骤都完全一样。
器材:两支完全一样的蜡烛,一块玻璃板,玻璃板支架,一张纸,一个光屏,一把直尺和火柴。
操作步骤:
(a)将玻璃板垂直架在纸上,在玻璃板上一个侧面立一支点燃的蜡烛,透过玻璃板观察其另一侧面后的蜡烛的像。
(b)将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像;
(c)将相同的未点燃的蜡烛放在像的位置,观察像与蜡烛的大小关系。
(d)用直尺量出蜡烛和像到玻璃板的距离。
分析:由(a)、(b)步骤总结:平面镜成像为正立虚像没有疑问。
由(c)步骤总结,像与物的大小相同,没有疑问。
但是由(d)步骤来确定像与物的位置关系时,我的认为是意图较好,但不适合课堂,因为把蜡烛和玻璃竖立在纸面上拿上拿下,又加上蜡烛不易立稳,还要在纸面上作记号,连线,再用刻度尺来测量距离等就相当费时。所以,无论是学生分组探究还是教师演示,往往是一次实验就草率了事,总结出“像和物的连线与镜面垂直,像和物到镜面的距离相等”。这样的结论,难道你不担心,学生会怀疑是偶然性吗?如果是教师演示的话,我怕学生还会怀疑,这是一种特殊,是老师的有意设置。
为了避免学生的怀疑,我上这节实验探究课时,就不用纸和刻度尺,改用了光具座(光具座上有刻度标尺),其他器材与教材相同。
课前准备:每组一个固定玻璃的木方,通过木方能将玻璃竖立固定在光具座的支柱上(玻璃可以水平转动),每组二个内径与支柱和蜡烛直径相同的塑料管,能将支柱与蜡烛连接,且竖立固定于光具座上。
实验步骤:与教材上的(a)(b)(c)(d)四步骤一样,但对比起来,优点略有显现:①不用在桌面上垫纸,不会担心蜡烛立不稳,不作记号,不连线,不用刻尺测量距离(在光具座刻度标尺上直接读数,既省时又准确),更不用把蜡烛拿上拿下。②在整个探究过程中,只需在光具座上移动两支蜡烛,就可重复多次实验,不就避免了一个担心,“学生怀疑是偶然性,特殊性吗?”③对于具有发展潜能的学生,我们将光具座左右适当偏倒,学生会看到物体怎么变,像就怎么变,始终是关于平面镜对称。还可将玻璃水平旋转,使燃烧的蜡烛不在玻璃正前方,在不同的角度同样可观察到蜡烛的成像。为什么不在玻璃正前方也能成像?又为什么在一边看得到,在另一边却看不到呢?让同学们去思考吧!如果要对这两个问题进行分析,就能顺理成章的总结出平面镜成像是由于光的反射而形成的。
通过课堂实践,“探究平面镜成像”实验改进后,不但学生确信我们通过实验探究得到的规律是普存在的规律,而且还能做到分层次教学,使不同的学生实验探究过程中都有收获,比如:差生能报告观察到的实验现象;中等成绩的学生基本能总结出“平面镜成像”的规律;优秀学生能做一些超越教材要求探究(如:没有在平面镜正前方的物体能成像吗?)。我认为要增强实验教学的效果,我们一线教师引导学生用身边的物品做实验材料,精心设计实验,使实验的可操作更强一些,多让学生自主探究。
总之,教学实验的设计要求是简单、直观且能说明问题,更重要的是实验探究过程也要体现分层次教学,要绝大多数学生能获得最基本的知识,但知识的获取“上不封顶”,所以又要能够挖掘优秀学生的潜能。
参考文献
[1]刘玉中.《平面镜成像》教学设计[OL].互联网-人民教育出版社网-初中物理
[2]王婧.八年级几种物理教材科学方法分析比较[D].云南师范大学
[3]凸透镜成像规律[OL].互联网—百度百科
[4]在“研究平面镜成像特点”时,某同学利用一块玻璃板代替平面镜[OL].互联网
“平面镜成像”一节是在学习了光的直线传布与光的反射的基础上,学习认识平面镜成像,它是前两节课知识的应用。从本节课开始将较完全的研讨 “像”这个概念,本节课的一些研讨方法和思路,为后面一章研讨凸透镜成像奠定了基础,所以,本节具有重要的承上启下作用。教材中安排了《平面镜成像》的探究实验,通过实验探究得出平面镜成像的特点,进而用光的反射定律说明平面镜成像的原理,提出虚像的概念,最后介绍平面镜的应用。做好课本中的探究实验是使学生认识平面镜成像特点的关键。这是培育学生器重实验和归纳,提高学习能力的好素材。为后面做光学实验作了必要的准备。教材中利用两支相同的蜡烛和玻璃板设计的演示实验,虽简便易行,但仍存在一些不足。鉴于存在的不足,我做了一些创新和改进的尝试。下面先根据存在的不足说明一下改进的方法。
实验目的 :方便快捷的进行实验探究出平面镜成像的特点。
实验仪器及用品:带轮的底座、玻璃板(带支架)、长度不同的铅笔(带橡皮塞的)多支、带方格白纸的一张等。
实验方法步骤说明:
1. 将玻璃板垂直安装在白色带方格的纸上,将最长的一支铅笔放在玻璃板前,透过玻璃板观察这支铅笔的“像”。像在哪?在玻璃板的后面,将底座转动,观察玻璃板的另一侧没有。现在将白纸放在刚才看到的像的位置,纸上没有。所以,这不是实际的光线组成的,所以它所成的像是虚像。
2. 将底座复位,用手边的带橡皮塞的铅笔中最短的、较短的和等长的分别去找到当前铅笔的所称的像,看是否能完全重合。结果只有等长的铅笔才能实现与像完全重合。所以可以得到像和物体是等大的。经过多次测量,使得实验的结论有普遍性。
3. 再将物和像到平面镜的距离利用白色方格纸上的单元格,很方便的得到结论:像和物到平面镜的距离相等。
4. 再利用数学课中有关的对称的知识,还可以得到:平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
实验创新点及其意义。
原来实验的不足之处。
1.蜡烛燃烧有气味,影响课堂环境,并且有明火,存在安全隐患,不利于低碳环保。如果使用带旋转实验装置让我们从不同角度观察的话,蜡烛容易倾倒,不能动态显示平面镜成像的特点。
2.学生对“虚像”的新概念认识模糊,大致的位置不能直观的推测。
3.蜡烛在燃烧过程中会一只高度发生变化,而另一只不变,像物难以完全重合,不利于“像与物大小相等”的实验结论的顺利得出。
4.不能方便直接看出像和物体到镜面的距离相等关系,原来实验中要用刻度尺测数据,较麻烦 。
实验创新意义。
带轮的底座,白色带方格的纸,带橡皮塞的铅笔。
带轮的底座,主要方便转动直接观察玻璃板后面有没有像;白色带方格的纸,使现象明显,同时又能轻松地测量像和物到平面镜的距离;带橡皮塞的铅笔,可以更容易固定位置,多支铅笔长度不同,可让我们更深刻的理解像和物的大小相等,而不是只用一次实验结果得到结论。通过多次实验进行探究,也可以让我们体会多次实验,使结论的得出有普遍性,而避免偶然性。
一、传统和探究两种教学模式是否水火不容
1、传统教学总是重教师,轻学生。在《平面镜成像》教学中有些教师由于各种原因只演示实验,学生照葫芦画瓢,只强调教师的主导地位而忽视学生的主体作用,让学生当听众、观众,教师教得辛苦,学生也学得辛苦;探究性学习是重学生,以学生活动为主,但是教师的作用并没有减弱。探究学习是学生自己理解和发现世界的过程,但并不意味着探究性学习就是把课堂交给学生,教师什么都不用管,其实教师是学生探究过程的促进者和引导者,而不是主持人和报幕员,从这个角度来看还是重教师的。
2、传统模式重结论,轻过程。传统设计关注结论的记取,却忽视对知识的体验过程,导致学生死记硬背而缺少创新能力,虽然教学中学生也可获得知识,但无法体会知识的探究过程,学会学习、主动学习很难实现。新课标倡导“自主、探究、合作”学习的理念,强调学生的学习方法与过程,落实三维目标,教学中学生不但要学知识,更重要的是得到能力的提高。可在探究时也经常有学生在规定时间内不能得出结论,虽经历探究过程却不能完成学习目标,教师就质疑过程是否一定比结果重要?能力、情感是否一定比知识重要?在《平面镜成像》教学中有些教师干脆设计成验证性实验,既保证全体学生都能掌握结论又能引导学生经历探究过程。
3、讲授和探究都是中学生重要学习方式,没有先进和落后之分,如果彼此取长补短,更能发挥教师的作用,更有利于学生知识的掌握和能力的培养,因此,要把探究与传统的教学方式有机地结合起来,教师既不能“越俎代庖”,又不能完全放手让学生自己“玩”,要运用最佳教学方法和手段,培养创新能力的人才。
二、初中物理教学是否都要探究
1、在新课标中科学探究是核心,强调素质教育优于应试教育,于是探究式教学开展得如火如荼,但由于太多原因多数教师在平时教学中“灌输”得太多,学生经历、体验太少,科学探究变成现成的“套路”,教师花了力气,学生费了时间,教学目标却不能实现。探究性学习活动不应追求形式,而应体现实质。
2、新课程强调探究性学习,是不是每堂课都要探究?是不是所有的知识都要通过学生探究获得?传统模式是否就一无是处?对于刚接触物理的初二学生肯定不可能也没必要将所有的内容都设计成探究性的,学生学习的知识大多都是人类经过几千年探究的结晶,有些知识内容,由于个人原因,难于通过探究式的学习活动去获得;还有大量的学习内容,虽然可以设计成探究活动,但由于具有较高的难度和教育资源所限难以实施。
三、探究教学过程中应该注意什么
关键词:科学探究;平面镜成像;光路图
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2016)11-0030-3
平面镜成像实验是初中光学重要的实验之一,这个实验是必做实验且适合学生进行科学探究,该实验目的是通过平面镜成像实验让学生亲自体会平面镜成像的规律和特点,在实验的过程中掌握科学探究的要素和方法。然而,实际实验教学效果往往差强人意,普遍存在学生虚假探究、探究不深、理解不透的现象。
1 平面镜成像实验教学存在的问题
学生之所以无法真正理解平面镜成像的规律与特点,最主要的原因是传统的实验教学存在一些问题,主要表现在以下几个方面:
1.1 实验仪器的不足
传统实验首先放一个透明玻璃板在中间,然后在玻璃板前面放一根点燃的蜡烛作为物体,最后拿与前一根蜡烛完全相同的蜡烛在玻璃板后面移动使之与像重合。这个实验中像的位置不易确定,存在较大的实验误差,还有随着时间的流逝,点燃的蜡烛会越烧越短,此时说像与物体大小相同就变得很牵强。并且直接拿两根完全相同的蜡烛进行实验,相当于直接告诉学生像和物体的大小是相等的,这违背了科学探究原则,不利于学生科学探究能力的培养。
1.2 实验原理的忽视
传统教学中许多教师解释平面镜成像原理时,直接告诉学生是由于光的反射导致能够在玻璃板后面看到一个虚像,那么这个像是怎样形成的呢?教材上也未画出平面镜成像的光路图来进行说明,这忽视了对作图法等科学方法的显性教育。并且在关于平面镜成像的试题中,考察的几乎都是画一个物体所成的像,几乎没有考察画这个物体在平面镜上的光路图,这就导致学生很难掌握平面镜成像的根本原理。
2 实验教学设计
针对以上问题,笔者对实验器材进行了改进,旨在让学生经历科学探究的过程,在科学探究活动中,掌握科学探究活动的设计方法,学会采集实验和探究的证据,并能进行科学的处理,从而真正理解平面镜成像的根本原因以及像的特点。
2.1 实验装置准备
光的反射定律可以拿来解释平面镜成像和玻璃板成像,然而许多学生却不理解为什么要用玻璃板来代替平面镜做平面镜成像实验。他们认为平面镜所成的像是在平面镜里面,但是玻璃板所成的像在玻璃板的另一面,这个像似乎并非由光的反射所形成的。最主要的原因还是学生认为玻璃板能够被看透,但是平面镜不能,解决这个问题的关键是让学生理解玻璃板成的像是怎样形成的。为此,笔者设计了如图1所示的实验装置,来帮助学生理解平面镜成像的特点。首先,将茶色玻璃板和四块纸板组合构成一个盒子,并把这个盒子放在一块厚纸板上,使玻璃板与厚纸板垂直,接着将一张坐标纸插在玻璃板与厚纸板之间,并用夹子固定好。构成盒子的纸板内表面贴着黑色纸,目的是减少玻璃板周围不必要的光的影响,因此平面镜所成的像能够清晰地被看到。在这里之所以选茶色玻璃板而不选透明玻璃板是因为透明玻璃板透光性强,虚像不够清晰,并且要注意的是玻璃板必须与水平面完全垂直。黑色盒子的上方可以适当打一个洞,让一部分光照射在盒子里,这样物体所成的像更容易看到。
2.2 确定像的位置
把自制的红色长方体(可以用积木代替)作为物体放在玻璃板前面,可以看到玻璃板后面物体所成的像。此时,教师应该让学生比较玻璃板所成的像与平面镜所成的像的异同。学生会发现此时玻璃板所成的像看起来就像是黑色盒子里的灯被关时平面镜所成的像。教师应立刻提问学生黑色盒子和玻璃板组成的组合可以看作什么,学生们就立刻联想到了平面镜。只不过这里的平面镜厚度比较厚,所成的像在平面镜里,这符合学生的认知特点,感受到玻璃板代替平面镜的科学性与可靠性,从而学生就很容易接受利用玻璃板来探究平面镜成像。
本节课的另一个创新点是利用积木代替传统的蜡烛,达到形状、大小可变,安全的作用。红色长方体作为物体所成的像是立体的,如图2所示,让学生以小组为单位,共同探究物体所成像的特点。学生从形状、大小不同的积木里选择一个积木放在所成的像的位置,经过几次尝试直到找到与像完全重合的积木,则这块积木就代替像,称为“标记物”,在这里运用到的科学探究方法是等效代替法。接着两个物体一比较学生就会发现成像特点:像的形状、大小与物体完全相同。同时,可以看到玻璃板所成的像在玻璃板后面,把物体往后移,远离玻璃板,所成的像也远离玻璃板。要求学生用刻度尺分别测量物体到玻璃板的距离和像到玻璃板的距离,再改变物体的位置多次实验,学生会找出平面镜成像的另一个特点:像距等于物距,像的位置由物体的位置所决定。
本节实验教学中,把知识的学习和探究方法的学习放在同等重要的位置,注重让学生自己去体验探究的过程,感受探究的乐趣,做到在体验中学习知识。
2.3 画光路图确定像的位置
在中学平面镜成像的光路图和确定像的位置是分开来教的,并且教材中没有给出平面镜成像作图的步骤,对平面镜成像的内涵亦未加以体现,这就导致学生不理解光路图和平面镜成像的位置之间的关系。为了解决这个问题,本节实验教学中引入了作图法从科学显现的角度让学生真正理解平面镜成像的原理。
首先,调整“标记物”的位置,直到像与标记物完全重合,把黑色盒子拿开,让学生用一支铅笔紧贴物体的底边在坐标纸上画边界线,画的矩形表示物体的位置;接着,选取矩形边上的任意一点为光源点,打开激光笔光源并使激光笔光线过这一点照射在玻璃板上的任意一点,此时学生可以看到从光源处产生的入射光和来自玻璃板的出射光;最后,学生沿着激光光线画带箭头的线分别表示入射光路和出射光路,如图3所示。接下来应该充分发挥学生的主观能动性,让他们改变入射光的路径重复上述步骤,得到几组光路图。几组光路图画下来,学生会发现入射光与出射光彼此对称,他们就会提出猜想:出射光是不是反射光?此时,教师应鼓励学生自己想办法验证,学生通过自己的验证发现猜想是正确的,从而证明了该实验装置可以反射光并遵循反射定律。
从提出猜想到验证猜想的探究过程中,教师不加以任何干涉,充分发挥学生的主观能动性,学生不仅加深了对知识的理解,而且在一定程度上获得成就感,这对提升其物理学习的兴趣有一定的帮助。
上一步只是证明了玻璃板对光有反射作用,要确定像的位置还需进行下一步,用一根刻度尺沿着所有反射光线的延长线画虚线,如图4所示。显然,所有虚线汇聚在像的某一点上,这一点就是前面所选取的物点的像点,可见通过这种方法不仅确定了像的位置,而且不需要光屏就可以证明平面镜所成的像是虚像,因为这个像点并非由实际光线汇聚而成。为了进一步提升学生画光路图来确定像的位置的能力,教师可以用一支笔作为物体任意方式放在平面镜前面,让学生画光路图来确定像的位置并预测玻璃板后所成的像的特点。作图法的引入直接展现了平面镜成像的过程,为学生建构平面镜成像的认知结构,从而不仅使学生真正理解平面镜成像的内涵,并且培养了学生科学探究的思维与能力。
2.4 实验教学总结
本实验教学设计最主要是从实验仪器上进行了修改与创新,不仅使教学变得有效率,而且科学探究方法也贯穿在整个教学设计中。从上文的阐述可以看出实验仪器有以下几个特点:
(1)通过画光路图来解释像是怎样形成的。
(2)从两方面准确地确定像的位置,一个是实验中直接观察像的位置,另一个是通过光路图确定。
(3)明确地看到物距和像距相等,并且证明了像的大小等于物体的大小。
本节关于平面镜成像的实验教学设计是以科学探究为中心,注重科学猜想和验证,教师在整个实验教学中只是起到引导作用,采用“半放”甚至“全放”的方式,让学生自己去发现问题、解决问题。在探究的过程中注重对猜想的验证,让学生意识到任何一个结论的得到都是需要采用一定的方法来检验是否正确完善,并且所采取的方法要有科学性和可靠性。
参考文献:
[1]王春林.平面镜成像实验教学中的几点创新尝试[J].物理教师,2016,37(4):32―34.
[2]张友华.平面镜成像实验仪在教学中的研制与应用[J].中学物理教学参考,2015,44(1):71.
[3]徐稀琳.科学探究:平面镜成像――第十一届全国青年物理教学大赛一等奖教学案例介绍[J].物理教学,2015,37(4):47―50.
集体备课组成员:仲沛东,葛志华,彭荣生,姜第林,梅震,王小林,蒋志娟,毕云水。
教学目标:
1.知道平面镜成像特点,并用来解释简单现象。
2.知道平面镜成像原理和虚像的概念。
3.知道平面镜的应用。
4.介绍我国古代的平面镜,对学生进行爱国主义教育。
教学重点难点:
重点:平面镜成像特点,
难点:平面镜成像原理和虚像的概念
教学设想:
让学生在课后制作一个潜望镜。
教具准备:
演示器械、平面镜、潜望镜。
教学过程:
一、导入新课
日常生活所用镜子的反射面是平的,叫做平面镜,从平面镜中可以看到镜前物体的像,你知道平面镜成像有什么特点吗?那我们就用实验来找出平面镜成像的特点。
二、课堂实验
1.学生实验:
教师先介绍实验器材,做课本P67“做一做”的实验。将玻璃作为平面镜竖直立在桌上,在玻璃板前、后各放一支相同的粉笔A、B。
实验步骤:
①移动玻璃板后的粉笔B,使它与粉笔A在玻璃中所成的像重合,这时粉笔B的位置就是粉笔A在平面镜中所成的像的位置。
②移开粉笔B,用白纸做屏幕放在该位置上,直接观察白纸,纸上能否出现粉笔的像?
得出结论:白纸上没有棋子的像,平面镜所成的像是虚象。
提问:(1)平面镜所成的像的大小与物体的大小有什么关系?
(2)像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离是否相等?
2.学生再次进行实验:
①观察并比较像与物体(粉笔)的大小;
②用刻度尺分别测出粉笔A和粉笔A的像到玻璃板的距离,并加以比较。……
③学生之间相互交流与评价得到的结论。
学生发言,教师总结:平面镜所成的像是虚象;像的大小与物体的大小相等;像与物体到平面镜的距离相等。(平面镜成像规律)
教师补充说明:
把像和物体的位置用直线连接起来,它们的连线与玻璃垂直。
三、讲授新课:
根据平面镜成像规律,我们来看一下,怎样画出物体在平面镜中所成的像:
教师举例并演示:作AB在平面镜中的像。(利用平面镜成像规律作图,如课本P68图3-39)
(课本P68图3-39)
教师补充说明:物体与自己在平面镜中所成的像,在平面上表示,其实是关于表示镜面的直线成轴对称的。
四、课堂练习
学生利用平面镜成像规律画一些物体在平面镜中成的像。教师适当指导,讲解。
五、联系实际,生活实例
平面镜的应用:
1.古代妇女对着铜镜梳妆。。
2.舞蹈演员利用平面镜观察和矫正自己的姿势。
3.某些店里利用平面镜扩大视野空间。
……(学生看课本P69,并思考,举例)
教师说明:平静的水面、光亮的金属、平板玻璃也能看作是平面镜。
(适当涉及“光污染”的有关实例的知识。)
六、课堂小结
(1)教师联系课本P70“生活、物理、社会”对凹面镜与凸面镜的知识稍做讲解。
【关键词】平面镜;成像;特点
探究平面镜成像的特点是华师大版《科学》八年级下册第二章第一节平面镜一课的内容。它是在学习光的直线传播与光的反射的基础上,进一步学习认识平面镜成像的特点、原理与应用。本课既与生活联系紧密,又为将来学到的凸透镜成像提供感性认识。所以,它既是重要的基础知识,又具有承上启下的作用。
一、实验教学目标
知识和技能:知道平面镜成像的特点。
过程与方法:通过实验探究培养实验设计及创新能力,培养科学的思维方法。
情感、态度、价值观:在探究像的过程中领略物理现象的美妙与和谐,体会克服困难、解决问题的过程,获得发现成功的喜悦,培养实事求是的科学态度。
在这样的目标引领下,笔者借助于自制教具辅助教学,沿着认识平面镜、探秘镜中像、深究平面镜的思路展开教学,取得了良好的教学效果。
二、实验教学过程
(一)认识平面镜
教师用学生熟悉的照镜子引课,问:你在镜中看到了什么?学生说看到了她自己,教师就告诉学生镜中的你就是平面镜所成的像。学生根据生活经验举例出平静的水面、光滑的金属面,玻璃板也能类似成像。教师就告诉学生们像镜子,玻璃板这样表面平滑透明且能够成像的物体叫做平面镜。帮助学生们一起建立起平面镜模型,即认识平面镜,激发探究兴趣。
(二)探秘镜中像
有了平面镜概念后,教师让每个同学再次拿起镜子照一照,问他们你对镜中的像有什么发现?你会提出什么问题呢?这时候学生们便活跃起来了,有的学生说为什么我举右手,像举左手?为什么我离镜远去时,像也离镜远去?像和我大小一样吗?学起于思,思源于疑,课堂上学生将自己感到困惑的问题一一提出。教师便鼓励他们大胆进行猜想,随后顺理成章地带领学生们进入设计实验,搜集证据环节。
书中原有实验装置是这样的:一块茶色玻璃板、一张布满方格的纸和两颗棋子。但是要让学生自己想到用这样的实验装置来探究是有难度的:难点一、选择玻璃板代替平面镜做探究实验。要探究平面镜成像的特点,首先要找到像的位置。可是如何做到既能看到物体成的虚像又看到镜后的物体呢?为了能让学生自己想到玻璃板,而不是老师直接硬性地直接给出答案,教用视频播放了一个自己做的“水中蜡烛”的实验。玻璃杯中有一支蜡烛在安静地燃烧,往玻璃杯中浇水至盖过火焰,蜡烛却并没有被浇灭,为什么蜡烛没有熄灭呢?原来这个浇的是燃烧的蜡烛通过玻璃板成的虚像,教师用这个趣味实验,启迪学生的思维,让知识和方法得到迁移,让学生们自主想到可以用玻璃板代替平面镜来做探究实验。难点二、选择等大的两个物体来比较像和物体的大小。有了玻璃板我们既可以看到物体所成的虚像,也可以看到玻璃板后面的物体,为了比较平面镜所成的虚像和物体的大小,同学们经过讨论可以想到用两个等大的物体,一个作为成像的物体,一个放在像的位置。老师补充说明这种方法在科学上成为等效替代法。但是如何选择实验的物体呢?教材中选用了两个相同的棋子,也有别的教材选用蜡烛。于是,教师组织学生讨论:你认为棋子和蜡烛哪种做成像实验更好呢?学生们有的说点燃的蜡烛成像更清晰,但是蜡烛在燃烧时烟熏火燎,燃烧变短导致两支蜡烛不等大,不好比较物和像的大小,资源也浪费。有的学生说棋子做实验更环保,而且大小一样方便比较像与物体大小关系。但是不管是用蜡烛还是棋子,他们的形状都是左右对称的,而之前学生观察到自己举右手,像举左手,有了像和物左右对称的猜想,那么用蜡烛和棋子都无法观察到平面镜成像时像与物在左右形状上的对称性。在学生讨论的基础上,老师出示自制的F形教具。这样的教具,成像清晰,解决了因蜡烛燃烧造成成像蜡烛与放在像位置的蜡烛间长短不一的问题,也避免了空气污染,不仅能够探究像与物位置相对平面镜的对称性,也能观察到其在形状上的对称性。
在这个教学环节,通过教师引导,学生合作设计出探究方案,在过程中让学生体验设计实验需要严谨的科学态度和勇于创新的科学精神。
(三)深究平面镜
实验的时候,书本强调,玻璃板要竖直放置在纸面上,那如果,镜面与纸面不垂直呢?显然原装置只能探究平面镜垂直于水平面时成像的特点,具有一定的局限性,这在一定程度上也限制了学生的思维。于是笔者对装置进行了改进。改进后的实验装置主要有三个可让固定轴转动的平面组成。并且在它们侧面笔者固定了一个量角器,便于测量两个平面之间夹角的大小。该实验装置不仅能探究平面镜垂直于纸面的成像特点,还可以探究平面镜与物体所在平面成任意角度的成像特点,实验中学生们可以通过观察玻璃板后面的F的位置和虚像的位置,结合量角器读出两平面与玻璃板的夹角,来判断平面镜成像的特点。
此环节拓展了原有的实验,使学生的思维得到延伸。学生们通过多次实验和数据分析,可以总结出平面镜成像的特点:平面镜成像时,像和物的大小相等,像在镜面的后方,物到镜面的距离与像到镜面的距离相等。物点和像点的连线与镜面垂直。
三、实验教学反思
1.笔者改进后的自制实验教具由3个可自由转动的平面组成,可用于探究平面镜与承放物体平面成任意夹角下的成像特点,使得平面镜成像的特点更具普适性,有利于学生的思维进一步的拓展和提高。
1. 光的直线传播规律及应用。
2. 在光的反射定律的考查中应包括光的反射定律及应用,平面镜的成像特点等内容,特别是平面镜的成像特点的实验探究及应用。
3. 光的折射现象、折射规律等知识的考在记忆和理解;经常考查光的直线传播、光的反射、光的折射等光现象的区分;也涉及色光、颜色、看不见的光等光现象的考查。
4. 考查根据凸透镜、凹透镜的三条特殊光线画光路;考查平面镜作图。
5. 考查:探究“凸透镜的成像规律”的实验过程及研究方法;凸透镜的成像规律的掌握程度及应用。
6. 考查生活中的透镜及眼睛、眼镜。
重点考点:
1. 光现象的理解和区分。
2. 探究“光的反射规律” “平面镜镜成像规律”和“凸透镜的成像规律”的实验过程及研究方法。
3. 平面镜镜成像、凸透镜的成像规律的掌握程度及应用。
热点考点:
1. 光的直线传播、反射、折射现象的区分、规律及现象解释。
2. 探究平面镜成像规律及应用。
3. 光学元件的作用及光学作图。
4. 探究“凸透镜的成像规律”,凸透镜的成像规律的理解及应用。
5. 生活中的透镜及眼睛、眼镜。
6. 看不见的光,物体的颜色。
命题方向和规律:
题型:主要有选择题、填空题、作图题、问答题、实验探究题等。选择题、填空题主要考查基础知识和基本能力;光学作图题主要集中在平面镜成像特点、凸透镜对光线的作用及成像规律上;实验探究题主要集中在探究光的反射和折射的规律、探究平面镜及凸透镜成像规律上,也有联系高中知识如折射率出探究题;光学问答题一般在实际应用方面出题。另外也考查红外线、紫外线、眼睛和眼镜、实像和虚像的区别等方面的知识,一般以填空题和选择题的形式出现的,也有以探究、问答题的形式出现。
分值:光学在中考中分值一般在10分左右。
考点1:光的直线传播
例题(2013・湖南娄底):如图所示的4种现象中,由光的直线传播形成的是( )。
A. 海市蜃楼 B. 水面“折”枝 C. 水中倒影 D. 手影
『解析 选项A和B都是光的折射现象,A是海市蜃楼现象,由于空气分布不均匀,光在不均匀的空气中传播时会发生折射,B中插入水中的树枝好像弯折了,这是树枝的光进入人眼时在水面发生了折射;选项C水中的倒影,是平面镜成像,是由光的反射形成的;选项D手影是由光的直线传播形成的。
『答案D 。
『点评
考点:光的直线传播。
主要考查:光的反射、光的折射、光的直线传播现象三种光现象;考查了学生对三种光学现象的区分。
解题关键:把握住三种光现象的本质,注意区分各个现象的形成原因,知道生活中与之相关的现象和实例。
考点2: 光的反射
例题(2013・山东东营改编):如下左图所示是小明同学探究反射定律的实验装置。平面镜M平放在平板上,白色硬纸板竖立在镜面上,硬纸板是由E、F两块粘接起来的,其中F可绕接缝ON转动。
(1)小明让一束光贴着纸板射到O点(如下左图),要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,纸板与平面镜的位置关系是 (选填“一定垂直”“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”);
(2)小明探究反射角和入射角之间的关系时,三次改变入射的大小,实验所测数据如下表,他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是 ;
(3)硬纸板F的主要作用是什么?
『解析 本实验探究光的反射定律:主要研究的是两角关系和三线关系。(1)要使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现,则法线必须与平面镜垂直,并且反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,因此纸板与平面镜的位置关系必垂直;(2)根据反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射线与法线的夹角,入射角是入射线与法线的夹角,当入射角分别为20°、30°、50°时,反射线与法线的夹角,即反射角也应分别是20°、30°、50°,而70°、60°、40°正好是反射光线与镜面的夹角,所以是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角;(3)通过硬纸板F可观察到光的反射路径,也可以探究入射光线、反射光线和法线的位置关系,从而验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内。
『答案 (1)一定垂直;(2)把反射光线与镜面的夹角当成了反射角;(3)硬纸板F的主要作用是:①呈现反射光线,②验证反射光线与入射光线及法线在同一平面内。
『点评
考点:光的反射定律。
主要考查:研究光的反射定律的实验;入射角的意义;器材的作用。
解题关键:理解光的反射定律;知道入射角是反射光线与法线的夹角,而不是反射光线与镜面的夹角;掌握器材的作用。
例题(2013・山东德州):下列成语涉及的光现象与其物理知识相符的是( )。
A.凿壁偷光――光的反射 B.一叶障目――光的折射
C.猴子捞月――光的折射 D.杯弓蛇影――光的反射
『解析 A.凿壁偷光,是利用光的直线传播; B.“一叶障目,不见泰山”是指一片叶子挡在眼前就看不见东西了,这是因为光是沿直线传播的;C.水中捞月,水中的月亮是平面镜成像,是光的反射现象;D.杯弓蛇影是弓在液面形成的倒影,是光的反射现象。
『答案D。
『点评
考点:光的反射和传播。
主要考查:光的反射和传播现象、平面镜成像。
解题关键:理解光的反射和光的直线传播现象及应用,理解成语、诗词、歌词中蕴涵的物理知识。
考点3: 探究平面镜成像的特点
例题(2013・山东日照):如下甲图是小芳同学探究“平面镜成像的特点”的实验装置。(1)在实验中用透明的玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃透明的特点,便于 ;
(2)在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M,可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。小明拿另一支大小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动,直到它跟蜡烛M的像完全重合。由此可以得出的结论是 ;
(3)实验时,小芳同学应在 (填“M”或“N”)侧观察蜡烛M经玻璃板所成的像;
(4)细心的小芳透过玻璃观察蜡烛M的像时,看到在像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像,出现两个像的原因是 ;
(5)经过三次实验,记录的像A'、B'、C'与物A、B、C对应的位置如图乙所示。为了得到更多的实验结论,接下来小明应该进行的操作是: 。
『解析 (1)点燃的蜡烛通过玻璃板可以成像;又因为玻璃板具有透光性,在玻璃板的一侧不仅可以看到像,还可以看到后面另一支蜡烛,这样便于移动蜡烛,使它与点燃的蜡烛的像重合,来确定蜡烛像的位置,而平面镜不透光,不能观察到镜后的情况,不能确定像的位置;(2)两段蜡烛大小相同是为了比较像和物的大小,像和物重和则大小相同;(3)根据平面镜所成的是像是虚像的特点,应在物体一侧观察;(4)由于像是由光的反射形成的,而普通玻璃的两面都能反射光,能成两个像,所以通过玻璃板该同学看到了同一个蜡烛的两个像;(5)平面镜成像的特点:像物等大、等距、连线与镜面垂直,据此分析实验的操作步骤应该连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否垂直;通过归纳处理即可得出结论。
『答案(1)确定像的位置;(2)像和物大小相等;(3)M;(4)玻璃板比较厚,蜡烛经过两个反射面都会形成像;(5)连接对应的像点和物点,判断连线是否和镜面垂直;测出像点和物点到玻璃板的距离进行比较。
『点评
考点:实验探究平面镜成像的特点。
主要考查:考查学生动手操作实验的能力并能合理解决实验中出现的问题。
解题关键:熟练掌握平面镜的成像特点,掌握实验的过程及操作。平面镜是最重要的光学元件,又是光的反射定律的重要应用,在生活中经常用到。成像原理、特点、探究平面镜成像实验及应用在中考经常出现。
例题(2013・齐齐哈尔、黑河、大兴安岭):如下图是某学习小组探究平面镜成像特点的实验装置,A是点燃的蜡烛,B是与A完全相同但未点燃的蜡烛。
(1)此实验采用透明玻璃板代替平面镜,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了 不易确定的问题;
(2)选取两支完全相同的蜡烛是为了比较像和物的 关系;
(3)实验中小心地移动B蜡烛,直到与A蜡烛的像完全重合为止,观察记录之后,将B蜡烛撤掉,拿一张白纸放在刚才B蜡烛的位置,却没有承接到A蜡烛的像,这说明平面镜成的是 像;
(4)小组同学进行了正确的实验操作后,得到的实验数据如下表:
实验数据中,像和蜡烛到玻璃板的距离不是都相等的原因可能是: (写出一条即可)。
『解析(1)此实验采用透明玻璃板代替平面镜,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了像的位置不易确定的问题;(2)选取两支完全相同的蜡烛,当玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面的蜡烛的像完全重合时,可以确定像的位置,同时也可以比较像物大小关系;(3)实像能用光屏承接,虚像不能用光屏承接,拿一张白纸放在刚才B蜡烛的位置,却没有承接到A蜡烛的像,这说明平面镜成的是虚像;(4)像物到平面镜的距离不都相等,可能是玻璃板的厚度问题的原因或标记蜡烛位置时有误差,也可能是测量距离时有误差造成的。
『答案(1)像的位置;(2)大小;(3)虚;(4)测量距离时有误差。
『点评
考点:考查探究平面镜成像的实验。
主要考查:考查平面镜成像实验中像的位置怎样确定、器材选择和操作的目的、像的性质和特点。
解题关键:熟练掌握平面镜的成像性质和特点,知道怎样确定像的位置,知道器材的选择及目的作用。
考点4:平面镜的应用
例题(2013・江苏南京):下列事例属于平面镜成像应用的是( )。
『解析A.照相机镜头前假装滤色镜,会吸收或反射其他的色光,不是平面镜的应用;B.过强的紫外线能伤害人的眼睛和皮肤。电焊弧光中有强烈的紫外线,因此电焊工工作时必须穿好工作服,并戴上防护罩;C.由于平面镜所成的像与物大小相同,所以舞蹈演员用镜子观察自己的姿势;D.近视眼的晶状体较厚,会聚能力较强,看远处的物体时,将像成在视网膜的前面,须戴凹透镜矫正。远视眼的晶状体较薄,会聚能力较弱,看近处的物体时,将像成在视网膜的后面,须戴凸透镜矫正,不属于平面镜的应用。
『答案C。
『点评
考点:平面镜成像的特点;。
主要考查:综合考查了平面镜成像的特点、紫外线的作用、近视眼的成因和纠正方法。
学习目标:
1.认识平面镜成像的特点。
2.了解平面镜成的是虚像,初步了解虚像是怎样形成的。
3.了解日常生活中平面镜成像的现象。
教学重难点:
重点:平面镜成像的特点的探究。
难点:虚像概念的确立。
学具:平面镜成像实验器。
课时:第一课时。
课型:新授课。
板书设计:
4.3平面镜成像(1)
1.等大
2.等距
3.垂直,以平面镜为对称轴的轴对称图形
4.正立虚像
教学过程:
一、示标导入
1.播放刘谦的“幻境”魔术。
2.教师展示魔术表演:在竖直放置的玻璃板前面放一支蜡烛,后面什么也不放,左右手各拿一个打火机,向学生展示都可以点燃,然后两只手拿打火机向玻璃板前后的蜡烛靠近,在接近蜡烛时点燃靠近蜡烛的打火机,另一只打火机不点燃,学生就会感到两个打火机都点燃了,点燃蜡烛后,就会在玻璃板的前后看到两支蜡烛在燃烧。向学生展示在隔着玻璃板的情况下可以同时吹灭两支燃烧的蜡烛。然后请一名学生上台表演。完成后老师进行魔术揭秘,玻璃板的另一面什么也没有。
3.出示平面镜并介绍平面镜。
二、查学诊断
1.生活中哪些物体的表面可以当作平面镜。例如:( );( );( )……
2.照镜子时镜子里的你就是你的( )。
三、导学示教
1.根据魔术表演提出问题:平面镜成像有什么特点?
2.学生进行猜想。
老师把学生的猜想进行梳理、归类。
3.学生讨论、设计验证猜想的实验。
学生分组汇报设计的实验步骤。
4.学生完成探究实验。
开始实验时要求学生用平面镜进行实验,当实验无法进行时,让学生观察实验器材,改换成玻璃板进行实验。
5.学生完成探究实验后,分组到实物展台前汇报探究过程,展示数据,并得出结论。教师在黑板上板书平面镜成像的特点。
6.阅读课本“虚像”部分,理解什么是虚像。
重新展示导入时的魔术表演,用白纸在玻璃板后面承接蜡烛的像,在白纸上是看不到像的。向学生说明:用光屏无法承接的像是虚像。
四、练测促学
1.当一个人逐渐走近竖直放置的平面镜时,他在镜中的像逐渐_____(选填“远离”、“靠近”或“不变”)。
2.小明身高1.65米,站在平面镜前3米处,他在平面镜中的像高 米,像离镜面 米。
3.水中的倒影是河岸上的物体在水中所成的 (实或虚)像。
4.湖面上方有一只小鸟,小鸟距湖面5m,则小鸟在湖中所成的像距小鸟 m。
五、拓展延伸
1.选择玻璃板代替平面镜的目的是 。
2.刻度尺的作用是 。
3.选取两个完全相同的物体是为了比较像和物的 。
六、作业
关键词:平面镜;教学目标;策略
一、教材分析
平面镜在生活中比较常见,在《光现象》一章中占有十分重要的地位,它既是光的直线传播的延伸,又是光的反射的铺垫。因为平面镜成像的特点正是由于光的直线传播和光的反射引起的。可以说,平面镜在《光现象》这一章起着承上启下的作用,甚至在整个几何光学中也有着十分重要的地位。
二、设计理念
在整节课的教学中,我采用了“统放结合”的半开放处理思路(学生对“虚像”和“虚像的位置”的理解普遍感到困难,所以要“统”;对于平面镜成像的其他特点采取“半放”的方法;对于平面镜成像的次要特点采取“全放”的方法)
1.通过探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,领略物理课教学的特点和魅力。
2.本课的重点设计是在“探究”和“设计”的过程上,“如何探究像与物是否等大”(实验目的)怎样比较虚像与物的大小找一个跟物体完成相等的物体(替身物)与像比较大小怎样才能同时观察到像与替身物把平面镜改为玻璃板(实验基本思想方法),从而有意识、有目的、有针对性地训练和提高学生思维的灵活性和技巧性,开拓学生思路,对学生思维的灵活性、深刻性和方向性进行训练,培养其发散性思维能力。
三、教学设计
根据平面镜一节在新课程标准中的要求,结合本校学生的实际情况,我制订了以下的三维教学目标:
1.知识与技能
(1)通过实验探究,归纳总结出平面镜成像的特点。
(2)知道平面镜的作用。
2.过程与方法
(1)体验“探究平面镜成像的特点”的过程,学会记录实验过程中观察到的各种信息。
(2)观察实验现象,感知虚像的含义,会用对称法作出物体在平面镜中所成的像。
3.情感、态度和价值观
(1)通过教师的引导和学生探究活动,激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望,使学生乐于探索日常生活中的物理道理。
(2)通过介绍平面镜在日常生活、生产、科研方面的广泛应用,增强热爱科学、热爱生活的情感。
在本节课中,教学的重点是通过实验让学生探究平面镜成像的特点,教学难点是由学生设计探究性实验及对虚像的初步认识。
四、教学方法
1.探究法
通过这种教学方式让学生探究平面镜成的像在镜子的后方,物和像的大小以及物和像到平面镜的距离关系。
2.引导发现法
利用此方法帮助学生探究改变物体到镜面的距离时像的大小变化情况,一般学生会由于实际生活中由于视角而产生的“物体离得越远,变得越小”现象,认为镜前的物体远了,镜中的像也会变小,在教师的引导下,让学生认识到无论怎样改变物体到镜面的距离,像的大小均不发生改变。
3.演示法
平面镜成像的实验中选用透明的玻璃板来代替平面镜,目的有两个:既可以成清晰的像(环境较暗,物体较亮时),又可以确定镜后像的位置,这一点学生在初学时不太容易接受,毕竟玻璃板成像是不如平面镜成像清晰的,通过演示能清楚地突出玻璃板在实验中的优势。而关于平面镜成虚像的特点也可采用此种教学方法,学生在检验虚像时不知道如何观察,教师通过适当的演示可以帮助学生更好地理解虚像的概念,从而化解本节课的教学难点。
五、设计思路
“兴趣是最好的老师。”由于学生在生活中对平面镜司空见惯,照本宣科很难引起兴趣。本课在导入新课时采用了播放视频小魔术和展示五彩缤纷的万花筒图案来激发学生的兴趣,活跃了课堂气氛。同时拍摄了一段学生照镜子的视频,由学生猜测镜中的人物动作,并邀请其他学生上台表演,在学生表演完毕后再播放镜中所看到的动作视频,既活跃了课堂气氛,又帮助学生初步建立平面镜所成像的模型特点。
“探究过程不仅是实验活动,更是思维的活动。”当学生找到像的位置后及时启发学生通过物理的比较和数学的等量代换知识,让学生体会到替代物和像完全重合,不仅找到了像的位置,而且还确定了像的大小。在研究物像到镜面的距离是否相等的同时也让学生思考像的大小在移动中是否改变,由学生亲自验证并得出结论。并且在研究出平面镜成像特点后,还通过了一系列小活动让学生体会平面镜所成的像是与物体成轴对称。接着再解密魔箱和万花筒的构造,使课堂首尾呼应,解决学生心中的疑惑。
通过介绍平面镜在生活中的应用以及给生活带来的不利影响,让学生深深体会“生活、物理、社会”的紧密联系,同时结合历史上关于平面镜的典故激发学生的学习兴趣。
六、课堂观察
我所在的物理教研组还针对如何开展课堂教学活动对我的这节课进行了课堂观察,全组老师从教师教学的维度设计了相应的观察量表。
量表分五个教学环节,分别是:情境创设,引出课题;探究平面镜的成像特点,并利用成像特点作图;平面镜的应用;平面镜成像的不利影响;课堂反馈。每一环节列出对应的教学目标,授课教师开展教学活动的方式有:A.启发式;B.游戏式;C.小组讨论式;
D.学生自主探究;E.教师讲解。听课教师在听课过程中针对每一环节教师的教学活动选择相应的教学方式,并作出评价。
七、总结反思
本节设计的主导思想在教法和学法上都力求有所创新,让学生感到学习的新鲜和乐趣,从而进入创新学习的状态,提高学习效率。其核心有两点:教学求创新和以学生为主体。
学生在探究平面镜成像的特点的活动过程中,我一步一步地引导学生怎样利用桌上的器材,设计实验,验证各自的观点看法,引导学生进行实验,由于过高估计学生的能力,相当一部分学生不能参与交流讨论,尤其在设计实验方案环节,我说的还有点太多。同时感觉学生的思维能力、解决问题能力、动手能力较差,需要老师更多的指导,所以,在以后的教学中还需要我创设更多的机会,培养他们的探究能力、创新能力、动手能力,要不断地积累经验,总结失败的原因,使课堂能够更好地体现新课标理念。