關(guān)于人教版教材中確定平面鏡成像位置方法的探討

朱建平

摘 要：初中物理人教版教材在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，用另一支沒點(diǎn)燃的蠟燭作為定位物，根據(jù)它“看上去”是否與蠟燭的像“完全重合”來確定像的位置。這種方法本身存在操作上的缺陷與誤差，影響學(xué)生對待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。該實(shí)驗(yàn)可采用“視差法”來確定像的位置，雖然該方法在大學(xué)光學(xué)實(shí)驗(yàn)中被廣泛采用，但由于它源自于生活，淺顯易懂，既不會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，又可提高測量的準(zhǔn)確性，更重要的是可引導(dǎo)學(xué)生更細(xì)致的觀察，為學(xué)生能力的差別化發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)質(zhì)疑能力提供可能。

關(guān)鍵詞：平面鏡成像；確定像的位置；視差法；科學(xué)素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）1-0022-2

平面鏡所成虛像的位置如何確定？初中物理人教版教材（2012版）八年級上冊第四章第三節(jié)（教材第77頁），在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，相關(guān)操作的敘述如下：

照圖4.3-2那樣（見本文圖1），在桌面上鋪一張大紙，紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡。沿著玻璃板在紙上畫一條直線，代表平面鏡的位置。把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但沒有點(diǎn)燃的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合。這個位置就是前面那支蠟燭的像的位置。

可見，教材中是用另一支沒點(diǎn)燃的蠟燭作為定位物，根據(jù)它“看上去”是否與蠟燭的像“完全重合”來確定像的位置。

問題是“看上去完全重合”是怎樣“看”？達(dá)到什么樣的要求就是“看上去完全重合”呢？也許有人會說，“看”，就是眼睛不動，盯著看，還能怎么樣？若真是這樣，只要您仔細(xì)琢磨，就會發(fā)現(xiàn)一連串的問題。

問題一：當(dāng)兩物一前一后放置時(shí)，由于前物的遮擋，會形成前后兩物重疊的現(xiàn)象，如何將“完全重合”與前后的重疊區(qū)分開來？這時(shí)，可能又會有人說，由于視角的關(guān)系，遠(yuǎn)的物體看起來小，若不“完全重合”，則必定會看起來兩物體大小不一，只要調(diào)整定位蠟燭的位置，直到看到它與像“完全重合”即可。

由此，就牽扯出來了第二個問題：在實(shí)際操作中，是否每次實(shí)驗(yàn)都能保證定位的蠟燭與燃燒中的蠟燭完全相同，不會受到燃燒與否以及長度裁截誤差的影響？事實(shí)上，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作中，兩蠟燭的長度難以保證完全相同，由于燃燒著的蠟燭會“流淚”，它們的粗細(xì)也無法保證完全相同。如果上述的問題不能解決，那么用“完全重合”的方法來確定像的位置，就變得不嚴(yán)謹(jǐn)、不科學(xué)。

問題三：本實(shí)驗(yàn)采用玻璃板替代平面鏡，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中，必定會因?yàn)椴ＡО迩昂髢杀砻娣瓷涞牟顒e，出現(xiàn)蠟燭一明一暗兩個像的現(xiàn)象。觀察能力強(qiáng)、更細(xì)致的學(xué)生必定會觀察到該現(xiàn)象，并會引發(fā)一系列的思考。由此，為學(xué)生能力的差別化發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)質(zhì)疑能力預(yù)留了一個切入口。但是，由于無法做到定位蠟燭與像“完全重合”，教師和學(xué)生都會產(chǎn)生一種隨隨便便驗(yàn)證的心理，對待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度自然也就會發(fā)生變化。更別說再認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)問題了。

初中物理作為科學(xué)課，傳遞的是科學(xué)知識，更重要的是培養(yǎng)一種一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神?？茖W(xué)素養(yǎng)的提高要靠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、細(xì)致的觀察和對每一個細(xì)節(jié)的探尋與探究的逐步積累。初二作為起步年級，不能因?qū)W生掌握的相關(guān)知識少就降低了對科學(xué)態(tài)度的要求，忽視了科學(xué)精神的培養(yǎng)。

如何做能簡單、科學(xué)、準(zhǔn)確地確定平面鏡成像的位置呢？我們可用一個簡單、有趣的小實(shí)驗(yàn)來解決以上提出的各類問題。

實(shí)驗(yàn)：如圖2，閉上一只眼睛，將您的兩個手指頭一前一后放在眼前，使它們看起來在同一直線上，若此時(shí)您向左移動頭部使視線左移，此時(shí)是不是看到兩根手指相對錯開了？以后手指為參照，前手指向左移還是右移了？兩手指不動，再將頭向右移動，看看結(jié)果又如何？如果將你的兩個手指頭并排放在你的眼前，左右移動視線時(shí)，結(jié)果又如何呢？

由該小實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知：兩物體一前一后靜放在眼前，當(dāng)視線左右移動時(shí)，以后方物體為參照，前方物體總是向著與眼晴移動的相反方向移動；以前方物體為參照，則后方物體總是向著與眼晴移動的相同方向移動；兩物體并列（與眼睛的距離相同）靜放在眼前，當(dāng)視線左右移動時(shí)，可看到兩物體不會發(fā)生相對移動。

事實(shí)上，在日常生活中這種現(xiàn)象比比皆是。比如說，當(dāng)車向前開時(shí)，身旁的樹看起來就在往后走；又比如說，歌里唱的“月亮走，我也走”，這些都是我們習(xí)以為常的現(xiàn)象。同時(shí)，我們也常常會自覺或不自覺地在運(yùn)用這一現(xiàn)象來作位置的判斷：比如，當(dāng)坐車向前走時(shí)，很自然地就知道哪些景物離我們近，哪些離我們遠(yuǎn)，哪些景物距我們的距離基本相同。

同理，在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，不用改變原有的實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)方案，只要將原來教材中的“看上去完全重合”稍加修改即可。即，“……再拿一支外形相同但沒有點(diǎn)燃的蠟燭，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去它跟前面那支蠟燭的像重合，且左右移動視線來觀察，它與像不會發(fā)生相對移動。這個位置就是前面那支蠟燭的像的位置?！痹诠鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)中用這一規(guī)律來判斷兩物體是否并列（共面）或在同一位置的方法被稱之為“視差法”，該方法在大學(xué)光學(xué)實(shí)驗(yàn)中被廣泛采用。

若人教版教材如上進(jìn)行修改，而不做任何鋪墊，勢必會有學(xué)生甚至老師不明白什么是“左右移動視線來觀察”？怎么左右移動視線？為什么這樣做？因而建議，將本文中的小實(shí)驗(yàn)可作為“想想做做”的學(xué)生動手小實(shí)驗(yàn)，安排在“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)之前，或者是作為“起步實(shí)驗(yàn)”，安排在本節(jié)課的最前面，讓學(xué)生先了解什么是“視差法”，相應(yīng)的問題也就迎刃而解了。

用“視差法”確定像的位置，不會因定位蠟燭與燃燒的蠟燭存在長度、粗細(xì)的差異而產(chǎn)生誤差。更重要的是能引導(dǎo)學(xué)生更細(xì)致地去觀察實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題，并自主地解決問題，在潛移默化中提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。而且“視差法”源自于對生活中常見現(xiàn)象的總結(jié)，淺顯易懂不會增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還進(jìn)一步體現(xiàn)了物理與生活實(shí)際的聯(lián)系。（欄目編輯 劉 榮）