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1、解析平面镜成像实验中的误差摘要：在实验中发现问题，深入思考，反复验证，改进实验方法减小实验误差，让我们真正领会实践出真知的内涵。关键词：平面镜成像 实验 误差 物距 像距 等效代替在今年物理实验操作考试中，发生了一件让我记忆很深的事。我思考良久后，觉得有必要提起笔将我的思考写下来与同行共勉。事情是这样的，2013年初中升高中物理实验操作考试在我校紧张有序的进行着。突然，一个学生跑来告诉我：“老师，我的实验考试差点儿被扣分了。”我问她：“你做的是哪个实验？”她说：“探究平面镜成像”。我说：“哪儿出问题了？”她说：“我做实验时测得像距和物距刚好相等，老师有点怀疑。于是他亲自拿起尺子量，然后不解的打
2、量了我一下，让我重做一遍。我只好更加认真的重做了一次，测得像距和物距也相等。结果，老师说了一句本实验还是应该有误差。”提到平面镜成像实验，我印象是很深的。记得是在实考前，我正在给学生训练，突然，一位同学给我提出了一个问题“老师，这个实验为什么总有几毫米的误差，而且误差几乎是一样的？难道平面镜成像时，像距与物距真的不相等还是有其他原因呢？”我让他把这个实验重新展示一遍，于是这位同学认真的做了起来。我在旁边仔细的观察,首先选择平整桌面并铺上白纸，由于学校新买的实验桌平整度很好，能保证桌面的平整。然后将平板玻璃垂直放置水平桌面，用两块直角三角板的两直角边与桌面和玻璃板两侧面紧贴，这一切都做得很好。接
3、着在镜前放置点燃的蜡烛（我们平时练习时都是用两节完全相同的电池来代替蜡烛），观察镜中所成的虚像位置并拿另外一节相同的电池移动到跟像完全重合。用笔记下镜面、两节电池在白纸上面的对应位置。然后改变点燃蜡烛的位置重复两次。最后测量像和物到镜面的距离，得出结论。从整个实验过程来看并没有什么问题，采用了等效代替的实验方法，结果在测量虚像和物体到镜面距离时，发现像距始终比物距大几毫米，而且反复做来的结果是一样的。难道平面镜成像时，像距真的不等于物距吗？还是这个实验本身存在问题呢？针对这个问题，我亲自动手把这个实验做了几遍，思考每个环节每个步骤中可能出现或存在的问题。通过反复实验和深入的思考后，我发现之所以
4、出现像距和物距不相等的主要原因有以下几个方面：第一 平板玻璃没有竖直放置；第二 实验时，桌面本身不平整；第三 反射面位置没找正确；第四 在标记像、物以及镜面位置时，出现误差；第五 将未点燃的蜡烛与看到的虚像重合时，实验者观察的位置和角度不对；针对以上分析，我们在做这个探究实验时，应该怎么做才能够尽可能减小误差，得出正确的结论呢？第一 将玻璃板竖直放置在桌面上时，一定要用直角三角板测量，测量时除了两直角边紧贴玻璃板和桌面，还特别注意三个面要互相垂直，很多同学都没有注意到这点。除两边紧贴镜面、桌面、三角板板面三个面要互相垂直，只有这样才真正做到玻璃板竖直放置在桌面上。第二 实验桌面要求平整。如果实
5、验桌面本身高低不平，就可以把该实验器材放在一块平整的玻璃板上进行。第三 确定反射面的位置时，有四种情况：(1)把玻璃板两侧面都标下，测量物距和像距时分别以最近那一面为准；（2）以玻璃板中间作为光的反射面；（3）以靠近点燃蜡烛的侧面为光的反射面；（4）以靠近虚像的侧面为光的反射面。以上四种情况在玻璃厚度很小，甚至为零时，对测量结果没有影响。可是实际上，玻璃板的厚度是不可忽略的，因此在确定反射面时就必须做到科学准确。根据光的反射实际情况来分析，我们看到的像都是因为光在物体表面发生反射而形成的，因此以玻璃板中间作为反射面的做法显然是不对的。当我们把像的位置确定时，说明成像的确定性，所以分别以玻璃板两
6、侧面为反射面的做法也是不对的。那么究竟以哪个侧面作为反射面？我们在观察时，发现通过平板玻璃所形成的虚像有两个像，而虚像的明暗有别。之所以出现以上这种情况，主要原因是玻璃板两个侧面都要发生光的反射，且都会成像。其实两种情况是有区别的，当光射到玻璃板正面时，大部分光反射回来，还有一部分进入玻璃并在另外一个侧面发生反射最终又反射回来。因此，我们在确定虚像时，就应该以最清晰的那个像作为标准，而这个最清晰的像就来源于正面所反射的光形成，所以就应该以正面作为光的反射面。第四 在标记虚像和物体的位置时，必须做到对应。最后一点，是很多人都没有注意到的。我们将未点燃的蜡烛或其他物体放置在玻璃板后面，观察者在另一
7、侧面观察时，后面物体的光穿过玻璃板发生了光的折射形成了虚像，这就跟透过玻璃砖看的东西会错位是一样的。表面上看，我们所放的物体似乎已经与平面镜所在的虚像重合。其实是虚像的重合，然而物体实际位置并没有与平面镜的虚像重合。这就造成我们在测量像距时必然出现误差。结果很多同学发现总有几毫米的误差，其主要原因就在于此。我们有没有办法改进这个实验，减小误差呢？其实，调整观察者的角度和位置就可以做到。根据光从一种介质进入另一种介质时，如果是垂直射入，光仍沿直线传播。既然传播方向不发生偏折，所成的像就不会错位。这就要求我们在观察时，尽量让物体的光能够沿垂直的角度进入观察者的眼睛，实验者的眼睛与物、像在同一水平线上，从而避免因物体错位造成对像距的影响。后来，我在给学生进行实验指导时，深入分析了以上几种情况对该实验造成的影响，改进了实验的方法。结果很多同学惊奇的发现误差大大减小，甚至在测量像距和物距时刚好相等。通过这件事，使我更加明白, 在实验中发现问题，深入思考，反复验证，改进实验方法减小实验误差，让我们领会实践出真知的内涵。后记：本案例虽然只是改进了平面镜成像一个实验，然而通过本实验让我们明白，我们学习的知识与实践谁也离不开谁的。我们必须把知识应用于实践，在实践中检验知识的科学性、正确性，把自然科学的本质在教学中很好的体现。
