初中物理平面镜成像实验改进探讨

时间:2022-08-31 11:51:20

初中物理平面镜成像实验改进探讨

平面镜成像实验是初中物理的经典实验之一,教育部颁布的《初中物理课程标准(2012年版)》将其列入20个学生必做实验。在实验教学中,由于现有实验器材的局限性,该实验操作中会存在一定的误差,笔者尝试对该实验的现有器材进行改进。

一、现行实验出现误差的分析

平面镜成像实验中使用的主要器材—平面镜是由平板玻璃制成的。平板玻璃本身存在一定的厚度,而反射面在玻璃板的表面,实验操作中测量出的物距与像距数据不相等,而平面镜成像特点之一,即像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离。如果在实验操作中眼睛正对像的位置,数据的差就是玻璃板的厚度。2012年南京市物理教研室在高淳某中学开设市级公开课《平面镜成像》,教研员许志老师评课时说,江苏省教研室组织省内部分初中物理教师进行实验操作技能竞赛,其中就有平面镜成像实验,操作结束后有关专家点评,由于玻璃板厚度会引起误差,所以平面镜成像实验数据记录表中物距和像距的数据不应该相同。

2012年《物理通报》第2期发表了昭通师范高等专科学校物理系吴德兰和秦萌的论文《平面镜成像实验的像距系统误差分析》,他们认为减小系统误差的方法有:(1)尽量选择薄的玻璃板;(2)尽量选择折射率小的玻璃板;(3)眼睛的位置尽量正对像的位置。

二、对该实验改进的一点设想

笔者的设想是,将反射面设置在玻璃板的中间。实验操作中,测量物距与像距时从玻璃板两侧的表面出发,测出的像距和物距数据就一样了。当然这时的物距与像距不是从反射面算起,而是玻璃板两侧的表面,误差仍然存在。

三、改进实验器材的具体方法

现有的器材有一层深色的涂层,这就是反射光的涂层。这涂层的特点是既反射光又透光,类似于夏天戴的太阳镜片。通过查找资料得知:镀膜玻璃可分为阳光控制镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃。(1)阳光控制镀膜玻璃,是对太阳光具有一定控制作用的镀膜玻璃。这种玻璃具有良好的隔热性能,镀膜层具有单向透视性,故又称为单反玻璃。(2)低辐射镀膜玻璃,是一种对远红外线有较高反射比的镀膜玻璃。这种玻璃对于太阳可见光和近红外光有较高的透过率。

如果用玻璃板来制作镀膜玻璃,由于玻璃硬度较高,加工起来有一定的难度,有没有现成的材料?笔者想到了实验室用的橱窗卡,商品名字叫桌牌(如图1所示),是有机玻璃材质,硬度较低,加工起来也方便,它做橱窗卡时也是二层有机玻璃板夹一张卡纸,还有个底座,将底座锯开一分为二正好做支架(如图2所示)。如何做得具有镀膜玻璃一样的效果呢?笔者想到了家装材料中的玻璃贴膜,迎光的一面具有镜子特性,背面则可以透视(如图3所示),可用它贴玻璃膜。

图1 图2

图3

玻璃膜主要有以下几种类型:(1)高透型,保持了最高的透光率,又能最大可能地吸收太阳能;(2)热反射型,具有良好的遮光性能和隔热性能;(3)单向透视型,具有最高反射太阳辐射热和可见光的性能,迎光的一面具有镜子特性,背面则可以透视;(4)中高透视型,既保持了较高的透光性,又阻隔了一定的太阳热能。

笔者选择的玻璃膜是单向透视型,这样会给实验操作带来方便。平面镜成像实验就是要求既具有镜子特性能够成像,又能透光方便观察。

玻璃膜的粘贴需要一定的技术,加工前要用练习膜多次练习才能掌握其中的技巧。玻璃贴膜的方法:(1)裁膜,利用美工刀按需要尺寸把玻璃膜裁好。注意,玻璃膜分两层,一层为无色透明的称为保护膜,一层有黏性带颜色的称为贴膜。(2)贴膜,在清洗好的有机玻璃板和贴膜上喷水(把保护膜分开,带胶的那面喷水,胶面是贴在有机玻璃上的),把膜贴到合适的位置。用膜刮把里面的水刮出来并刮平。喷水是为了暂时阻挡膜的胶性出来,这样才好控制膜。膜面直接刮的时候只能用软刮,如果用硬刮片或者塑料刮片,得重新按贴膜方法用保护膜盖好膜面再刮,免得刮坏膜(如图4所示)。

图4

加工后的实验器材如图5、图6所示。

图5 图6

四、自我评价

实验的改进是一个永恒的话题,没有最好,只有更好。目前关于该实验改进的文章有很多,笔者只是从一个角度做了小小的改进,其效果如何还有待于大家在实际应用中进一步检验和评价。

上一篇:营养改善计划实施的成效、问题及对策 下一篇:渗透翻转课堂理念 深化科学课程改革