【正文】  【摘 要】 为使学生更好的理解平面镜成像原理，感知虚像的形成，提高学生的实验创新能力，笔者引导学生设计一个模拟的“点光源”，并使其能“发出”不同的光束。学生通过可视的实验现象和光路，结合“描点画线”的方法探究平面镜成像原理、理解虚像的形成，进一步研究物像对称和成像光路的综合性问题。
　　【关键词】 平面镜成像原理；虚像；实验创新；模拟点光源；描点画线；折纸

　　1、引言
　　“虚像和平面镜成像原理的概念是初中光学的一大难点，应注意突破，为后续学习扫除障碍。”而教材只是通过文字描述和作光路图来让学生理解，并没有直观的实验作为支撑。学生很难通过想象去理解虚像和平面镜成像的实质。
　　针对以上问题，笔者引导学生进行实验创新，通过制作一个模拟的点光源，并使其能发出不同的光束，就可以像做光的反射实验那样，用实实在在看得见的路和实验现象来探究平面镜成像原理。用从该点光源发出的两条或者三条光束来进行实验，以模拟物体上的一个点所发出的不同光束照在平面镜上成像的光路，使整个成像过程可视化，再通过描点画线的方式进一步揭示平面镜成像原理和虚像的实质，并在这个过程中渗透模型法这种物理探究方法。
　　2、制作方法
　　（1）制作遮光纸盒，并在纸盒前端适当的位置开一个小孔。
　　（2）将有三支激光笔的激光盒装入纸盒中，调整激光笔的角度，使三束激光正好相交于盒子前端的同一点，将该点作为实验中的光源，如图1所示。








图1

　　（3）准备一个竖直的方形转台，方便实验时扭转角度，便于学生从不同的视角去观察实验现象。在转台的背面加一面铁板，方便吸附磁铁。
　　（4）给平面镜上加底座，并在底座上加纽扣磁铁使平面镜竖直吸附在转台上。
　　（5）需要的话，还可以在展示台上加白色方格纸，可方便确定像的位置。转台如图2所示。







图2

　　（6）用三角形的纸模拟平面镜成像的光路。在纸后加磁铁，便于吸附在展台背面，如图3所示。








图3

　　3、使用情况说明
　　（1）将激光盒放在平面镜的前方，使相交的三束光线从纸盒的前端射出，把三束光的交点看成是模拟的点光源。于是这三束光就可以看成是从同一光源发出的光束，它们经过平面镜反射后在白色纸上显示出光的反射路径，如图4所示。











如图4
　　（2）从反射光的反向延长线看回去，就会感觉三条反射光好像是从镜中的像点发出的一样。而观察镜后面却根本没有这样的发光点，并用黑色磁体帮助确定像的位置如图5、图6所示。













　图5

　　（3）通过“描点画线”把入射光线和反射光线的路径在白纸上画出，如图6。通过作反射光线的反向延长线，会发现这三条反射光线交于同一个点而且正好就是发光点的像的位置，如图7所示。












图6












图7

　　通过对实验现象的观察，学生不难发现这三束光并不是从平面镜后方的像点发出的，而是由平面镜前方的“点光源”发出的光照在平面镜上反射而来的。镜中的像也不是实际光线会聚而成。但像的位置刚好在反射光线的反向延长线的交点上，这使人感觉这三束光好像是从它们的反向延长线的交点处发出的。进一步揭示平面镜成像原理和阐明虚像的概念。
　　（4）通过折纸的方式再次模拟平面镜成像的光路
　　如图8所示，左侧纸片表示光的反射路径，右侧纸片颜色更深并加虚线用以表示光的反向延长线和成像情况。所模拟的情境如下：光从左下方的一个点光源发出，照在平面镜上发生了光的反射现象，人从左上方看过去，会感觉光好像是从平面镜中与发光点对称的像点发出来的一样。











图8

　　（5）学生可利用此套实验器材进行分组实验，可研究物像对称和成像光路的综合性问题，如图9所示。    









图9

　　4、结语
　　通过这个实验，学生可清晰的观察到所模拟的平面镜成像的光路，很容易就能理解平面镜成像原理以及虚像的概念。此实验弥补了教材无实验来探究平面镜成像原理的缺口，现象明显，可用于教师演示也可学生分组实验，传授知识的同时向学生渗透探究物理问题的方法，促进学生学科核心素养的提升。