《平面鏡成像》實驗教學(xué)的增加和改進(jìn) 論文

《平面鏡成像》實驗教學(xué)的增加和改進(jìn)摘要：《平面鏡成像》這一課中，本人分析了課標(biāo)以及教學(xué)參考書后，發(fā)現(xiàn)課本上的實驗器材不能很好的達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，因此自制多個教具，增加了演示實驗，改進(jìn)了學(xué)生探究實驗，幫助學(xué)生達(dá)到教學(xué)目標(biāo)時，也培養(yǎng)了物理學(xué)科素養(yǎng)，攻克了本課的重難點，在實驗探究中還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索的精神。關(guān)鍵詞：平面鏡成像，自制教具，學(xué)科素養(yǎng)引言：針對課標(biāo)中的教學(xué)目標(biāo)，自制多個教具，突破《平面鏡成像》中的重難點，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。一、課標(biāo)解讀《平面鏡成像》屬于一級主題《運動和相互作用下》的《聲和光》。這部分內(nèi)容涉及較多的物理概念和規(guī)律，比較抽象?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（２０１１版）》（以下簡稱《課標(biāo)》）告訴我們教學(xué)時應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實際，采用多樣化的教學(xué)方式，發(fā)揮實驗在物理教學(xué)中的重要作用，讓學(xué)生經(jīng)歷對知識的探究過程，發(fā)展學(xué)生探究問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?！墩n標(biāo)》的要求為“通過實驗，探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系。知道平面鏡成像的特點及應(yīng)用?！薄爸馈睂儆谡J(rèn)知性目標(biāo)中的了解，說明對于本節(jié)課中的平面鏡成像的特點及應(yīng)用，課標(biāo)對此的要求并不是很高，那么這節(jié)課的重點就在于通過實驗，探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系這樣一個探究過程，但課本中的實驗器材不能足夠展示平面鏡成像的原理及快速清晰展示成像特點，盡量減少因其它因素對學(xué)生實驗的影響，因此需要對實驗器材進(jìn)行增加和改進(jìn)，方能更好的達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。二、教材和學(xué)情1．教材分析（1）《平面鏡成像》在初中物理教材中是繼《光的直線傳播》、《光的反射》之后的重點內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容是學(xué)生學(xué)習(xí)了“光的反射規(guī)律”后一節(jié)實驗探究課，是光學(xué)部分的重要內(nèi)容之一，其探究的思想和方法又是后續(xù)學(xué)習(xí)凸透鏡成像規(guī)律和其他物理規(guī)律的基礎(chǔ)。而“探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系”是初中物理的經(jīng)典實驗之一，《課標(biāo)》將該實驗列入２０個學(xué)生必做分組實驗。因此可以看出本節(jié)課具有承上啟下的重要作用。那么通過演示實驗和學(xué)生實驗，既鞏固復(fù)習(xí)已學(xué)，又奠定后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行實驗器材的增加和改進(jìn)。（2）對“平面鏡成像的原理是光的反射”這一知識點，課本只是在“平面鏡成虛像”這一知識點中提到，沒有專門的實驗演示，雖然這一知識點不是本課的重點，但它對揭示平面鏡成像原因有著重要作用，是學(xué)生們形成平面鏡成像特點認(rèn)識的重要一環(huán)。（3）課本中探究平面鏡成像特點學(xué)生實驗中，器材為一根蠟燭，第一在實驗過程中燃燒會變短，物和像的替代物會不再重合，將影響實驗結(jié)論；第二蠟燭的位置不是一個點，這樣在找物和像到平面鏡的距離，實驗操作時存在一定困難，那么像物連線垂直，也同樣不好得到；第三像物的特點除了等大，等距外還有左右相反，但對稱的蠟燭體現(xiàn)不出這樣的特點，如果設(shè)計出新的器材，在得到等大的同時還能觀察到左右相反，對平面鏡成像特點有一定拓展性，滿足了不同層次學(xué)生對于知識的需求。（4）教材中虛像的成像是直接通過作圖法讓學(xué)生了解的，沒有直觀展示，而學(xué)生在沒有形象認(rèn)識的基礎(chǔ)上，直接用作圖法略顯困難，也不易掌握。2．學(xué)情分析八年級的學(xué)生對鏡子所成的像具有一些“前概念”，對“像”的認(rèn)識還比較模糊，前概念中有的認(rèn)識甚至是錯誤的，比如大部分同學(xué)根據(jù)生活經(jīng)驗會認(rèn)為像的大小會隨著物距的減小而增大等，像是在鏡子表面，還不是在在鏡子后面。此階段學(xué)生的抽象思維能力欠缺，但具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，希望通過自己動手找到問題的答案，但他們對事物的認(rèn)識還不夠全面，不夠深刻，仍需要借助具體形象的材料和數(shù)據(jù)來支持。三、教學(xué)目標(biāo)和方法（一）教學(xué)目標(biāo)．知識與技能知道平面鏡成像原理和成像特點（物理觀念）12．過程與方法（1）變換平面鏡種類，觀察像由模糊到清晰這一過程，引導(dǎo)學(xué)生推理猜測平面鏡成像是由于光的反射形成的，而且須是鏡面反射，建立光的反射-鏡面反射-平面鏡成像這一邏輯順序。（科學(xué)思維）（2）通過學(xué)生實驗探究得到平面鏡成像時像與物的關(guān)系特點，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實事求是的科學(xué)態(tài)度，積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神。（科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）（3）通過對比法對比小孔成像和平面鏡成像是否能由光屏接收到，加深平面鏡所成的是虛像這一認(rèn)識；再通過在平面鏡后放光照度傳感器，用科學(xué)儀器顯示兩組像不同的光照度的變化，揭示了實像和虛像的本質(zhì)差別。（科學(xué)方法）（4）通過在水霧的環(huán)境下用激光筆演示平面鏡虛像的形成過程，加深學(xué)生對平面鏡成像原理是光的反射以及虛像其實是反射光線的反向延長線的交點這一本質(zhì)特點的認(rèn)識。（科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）3．情感、態(tài)度與價值觀通過調(diào)整平面鏡之間的角度，觀察到平面鏡可以成多個像，當(dāng)角度變化時，像的個數(shù)也在變化，領(lǐng)略物理現(xiàn)象的美妙與和諧，獲得“發(fā)現(xiàn)”的喜悅，并且在平面鏡角度不變的情況下，平面鏡成像個數(shù)和物體的位置也有關(guān)系，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣，課下讓學(xué)生討論和通過作圖，找到平面鏡成像與角度關(guān)系、以及與物體位置關(guān)系的規(guī)律。（科學(xué)探究和科學(xué)思維）（二）教學(xué)重難點1．重點：通過實驗探究平面鏡成像時像與物的關(guān)系2．難點：平面鏡成像是虛像以及成虛像原理（三）教法選擇實驗探究法和演示法：充分利用生活中的物品和自制實驗教具，化抽象為具體，不可見為可見，在循序漸進(jìn)的教學(xué)過程中逐步加深對本節(jié)知識的理解。四、實驗創(chuàng)新要點1．改用透明有機(jī)玻璃代替玻璃，降低實驗成本，取材方便而且不易破損，并在無色有機(jī)玻璃一面上貼咖色膜，即能透光又使得反射面只有一面，避免成兩個像。在成像位置放黑色不透明板，提高成像清晰度。2．變換有機(jī)玻璃種類，讓學(xué)生觀察像從無到有，到清晰，初步建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序，并且推理猜測平面鏡成像原理是光的反射形成的。3．和學(xué)生同制成像物體，我先設(shè)計并繪制成像物體的三視圖，成像物體底部是正方形，可以放在鏡子底部紙張格子中(紙張格子大小和成像物體底面正方形大小相同)，直接觀察到物像位置，不再需要測量，而且成像物體的支柱不在成像物體中間，可看出成像是左右相反的，同時還可以在其中放激光筆，增加成像亮度，便于觀察。讓學(xué)生們在校本課上用3D打印機(jī)打印出成像物體，實現(xiàn)跨學(xué)科的知識融合，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。4．在有機(jī)玻璃上打孔，同時演示平面鏡成像和小孔成像兩個實驗，實像和虛像進(jìn)行對比，從現(xiàn)象上加深平面鏡成虛像的認(rèn)識，并復(fù)習(xí)小孔成實像的知識。同時在玻璃后放置光照度傳感器，DIS實時數(shù)據(jù)說明在像的位置并沒有實際光線到達(dá)。而小孔成像，實像所在位置有光線到達(dá)，讓學(xué)生了解到實像和虛像的實質(zhì)。5．通過鏡架可以調(diào)節(jié)平面鏡高度，在下面放置加濕器，在水霧的環(huán)境下用激光筆演示平面鏡成像過程，讓學(xué)生觀察到像點在反射光線的反向延長線上。結(jié)合畫圖解釋平面鏡成虛像的原因。6．在講解平面鏡應(yīng)用中自制鏡架，可讓兩面平面鏡成不同角度，演示當(dāng)平面鏡之間成不同角度時，像的個數(shù)的變化，以及角度不變，像的個數(shù)隨物體位置的改變而改變，激發(fā)學(xué)生的探究熱情和學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生課下討論并利用畫圖進(jìn)行說明原因。7．一具多用，也可以探究小孔成像特點實驗。五、實驗教學(xué)內(nèi)容1．平面鏡成像原理：光的反射2．學(xué)生探究實驗，全面得到平面鏡成像的特點。3．對比實驗演示平面鏡成虛像的現(xiàn)象，并利用光照度傳感器說明虛像的實質(zhì)是虛像處沒有光線到達(dá)。4．演示平面鏡的虛像在反射光線的反向延長線上。5．改變平面鏡之間的角度和物體位置，使得成像的個數(shù)改變，引發(fā)學(xué)生探究原因，鞏固平面鏡成像知識。六、教學(xué)過程（實驗教學(xué)部分）這節(jié)課，將從以下五個環(huán)節(jié)去展開實驗教學(xué)，突出重點，突破難點，達(dá)成預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。1．用實驗建立平面鏡成像原理變換平面鏡種類，從透光到半透光到不透光一直到用銀作為反射面的鏡子，體會成像越來越清晰，因為光由全部透過到全部反射，猜測平面鏡成像是由于光的反射。再用激光筆去照射有機(jī)玻璃的光面，能看到反射光線，此時平面鏡成像，再用激光筆去照射鏡子的磨砂面，此時發(fā)生的是漫反射，看不到反射光線，此磨砂鏡不能成像，說明平面鏡成像必須是鏡面反射。初步建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序。2．學(xué)生實驗探究平面鏡成像特點這一重點內(nèi)容利用貼膜有機(jī)玻璃代替玻璃，并在有機(jī)玻璃背后放一黑色不透明板，增加成像清晰度，自制的成像物體模型里放激光筆，增加成像亮度，更易觀察成像。當(dāng)把物和像替代物重合，可看出物像等大，當(dāng)成像物體和像替代物支座都在偏右邊時，可以觀察到像和物相反。模型底部是正方形，可以直接放到底面紙張的格子中，直觀看到物像的位置關(guān)系，同時觀察到物點和像點連線垂直，物像關(guān)于平面鏡對稱。3．用對比演示實驗和DIS多媒體技術(shù)突破平面鏡成虛像的難點實驗前在剛才紙上虛像的位置用光照度傳感器測量下光照度的值，記錄下來，然后用帶孔的有機(jī)玻璃同時做平面鏡成像實驗和小孔成像實驗，后面放白紙，一個能在白紙上成像，一個不能，加深平面鏡成像為虛像的認(rèn)識。然后在虛像的位置測量下光照度的值，發(fā)現(xiàn)光照度的大小不變。說明虛像的實質(zhì)就是沒有實際光線到達(dá)像的位置。而把光照度傳感器放到小孔成像所成像的位置，光照度增大，證明此處有光線到達(dá)，所以實像的實質(zhì)是實際光像會聚而成。24．在水霧中用激光筆演示平面鏡所成的虛像在反射光線的反向延長線上將貼膜有機(jī)玻璃用自制鏡架抬高，下面放兩個加濕器，在水霧中用激光筆照射有機(jī)玻璃，可看到入射光線和反射光線，并能在鏡中看到像點在反射光線的反向延長線上，直觀顯示了“虛像在反射光線的反向延長線上”這一知識點，再結(jié)合畫圖講解，說明虛像的形成實際是反射光線的反向延長線的交點，突破這一難點。5．實驗演示不同角度的兩面平面鏡，其像的個數(shù)和平面鏡的角度和物體位置有關(guān)將兩面平面鏡調(diào)節(jié)不同角度，可以看到像的個數(shù)在改變，并且相同角度時，物的位置改變，像的個數(shù)也在改變，引導(dǎo)學(xué)生課下利用作圖法探究其中規(guī)律。鞏固本節(jié)課所學(xué)平面鏡成像知識，拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。七、實驗效果評價1．自制教具簡單，取材方便，造價低廉，便于推廣。2．實驗效果明顯、操作簡單。3．變換平面鏡種類，通過現(xiàn)象讓學(xué)生建立光的反射—鏡面反射—平面鏡成像這一邏輯順序。4．自制改進(jìn)教具使學(xué)生快速、全面、清晰得到平面鏡成像像和物的關(guān)系。5．通過對比試驗，結(jié)合DIS多媒體技術(shù)使學(xué)生對平面鏡成虛像這一難點問題理解更深刻，可視、直觀、易于理解。6．利用激光筆和水霧，巧妙利用平面鏡成像對稱，可視化平面鏡所成像在反射光線的反向延長線上。7．利用自制鏡架改變平面鏡角度或物體位置，直觀展示成像個數(shù)隨之改變，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究熱情。8．一具多用，還可以用在小孔成像實驗中，探究小孔成像特點。八、今后對實驗器材的再改進(jìn)1．把這些自制的零散用具整合起來，做成一個工具箱，拿取方便，也不容易丟失。2．自制成像物體做成直接可以點亮的，增加成像清晰度。成像物體由于頭重腳輕，站定不穩(wěn)，后面可以加大底座的重量，而且在表達(dá)左右相反這一現(xiàn)象顯得有點復(fù)雜，還可以再改進(jìn)。3．在演示物體所成虛像在反射光線的反向延長線上這一實驗，可以特制一個點同時發(fā)出兩束不同顏色光的激光筆，這樣就有兩條入射光線，學(xué)生能更直觀的看到虛像在反射光線反向延長線的交點上這一現(xiàn)象。4．在演示像的個數(shù)隨平面鏡之間角度和物體位置變化而變化時，鏡架下面可加一個角度的方格顯示紙，這