平面镜成像实验的改进

曾新基

摘要：平面镜成像实验是初中物理光学中重要的学生实验，但由于直接用平面镜无法观察到镜后面的像，便都采用玻璃板来代替平面镜，但这样一来成像效果不明显，也无法证明所成的像在镜的另一侧.通过研究，本人对平面镜成像实验进行了改进，能很好地纠正了学生的前概念“平面镜所成的像在镜子里面”；解决了立体空间像与物的对应关系，形象地说明像与物左右相反；避免了使用玻璃板前后两个面都能成像等不利因素.

关键词：平面镜成像；实验；改进

平面镜成像实验是初中物理光学中重要的学生实验，但由于直接用平面镜无法观察到镜后面的像，所以教材建议用玻璃板代替平面镜，这样就可以观察到镜后面的像，也便于比较像与物的关系，这种方法一直以来都为大家所接受.但在一次实验中学生的問题引起了我的思考：为什么只能看到烛焰的像，而看不到整个蜡烛的像？为什么不能说烛焰的像在镜子里面呢？解释一番后，学生又说：这些问题都懂，但能否用实验来证明呢？

带着这些问题，笔者认真思索并设计了如下的实验装置（如图所示）.

1仪器的制作

将三块30cm×5cm的平面镜相隔5cm固定在木支架上，再将木支架垂直固定在50cm×35cm木板上，并在木板上画好方格线.

用废硬纸片剪出一个较大的长三角形和一个较小的正三角形，并将正三角形镶在长三角形的底部，使长三角形能正立在地面上，为了便于比较将长三角形的其中一面的半边用红色颜料涂成红色，这样便制作成了一个树形物体（物体1）.用同样的方法再做出二个大小相同（分别为物体2、物体5）、一个较大（物体3）、一个较小（物体4）共五个树形物体.最后再将物体5相对于平面镜位置处挖空，如上图所示，便于实验将物体5镶在平面镜内.

从废弃的窗帘支架中截取二段长25cm的导轨，在其两端安装小滑轮.截取四段长35cm的铝合金槽固定在木底板上，将导轨安装在铝合金槽中，使导轨可以在木底板上左右移动.再从废弃的窗帘支架中取出滑轮，将滑轮安装在树形物体的底部.最后将制作好的物体垂直安装在导轨上，使其可以在木底板上前后、左右移动.

2仪器的使用方法

（1）将仪器放在水平桌面上，将物体1放在平面镜前，可以看见物体1在平面上产生“不完整”的像.

（2）将物体5放在平面镜空隙中，无论怎样都不能把物体的像补完整，说明平面镜所在的像不在镜子里面.

（3）将与物体1大小相同的物体2放在镜后，能够找到一位置，将像补完整，而其它位置却不能，说明此位置就是像的位置.说明平面镜所成的像在镜子后面.

（4）观察物体1与物体2的位置所示的刻度相同，物体1与物体2的导轨在一条直线上，并与平面镜垂直.

前后左右移动物体1，同时改变物体2的位置，使像变完整，同样可以看到物体1与物体2的位置所示的刻度相同，物体1与物体2的导轨在一条直线上，并与平面镜垂直.

再用直尺穿过平面镜中间的空隙，同样发现物体1与物体2的对应点到镜面的距离相等，直尺与镜面垂直.从立体上说明像与物到镜面距离相等，像与物的连线与镜面垂直.

（5）在此位置把物体2换成与物体1大小不同的物体3或物体4放在镜后，却不能将像补完整，只有与物体1大小相同的物体2才能把像补完整.说明像与物大小相同.

（6）在平面镜的后面放一光屏不能接收到物体1的像，说明平面镜所成的像是虚像.

（7）在物体1与物体2对应点上作一标记后，将它们并排放置，发现物体1与物体2的标记左右相反，说明像与物左右相反.

3仪器的特点及用途

本仪器制作简单，原料易找且便宜.操作简单、方便，对环境亮度没有特殊要求，成像清晰明了，很好地说明平面镜成像的特点；并能很好地纠正学生的前概念“平面镜所成的像在镜子里面”；解决了立体空间像与物的对应关系，形象地说明像与物左右相反；避免了使用玻璃板前后两个面都能成像的不利因素；让学生明确只要是物体都能成像，而不至于认为蜡烛不能成像只有烛焰才能成像的错误看法；省去了学生描点连线，节省了教学时间，同时也减少了描点连线所带来的实验误差.

参考文献：

[1]马国福平面镜成像演示实验改进[J].中学物理，1994（4）

[2]董大勇平面镜教学的改进与教学过程设计[J].中学物理，2012（1）

[3]于跃平面镜成像实验的改进[J].实验教学与仪器，2011（1）

[4]江薇 平面镜成像实验的改进与思考[J].中学物理教学参考，2014（11）