人离开了,荷塘中还倒映着那一轮明月吗?

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  在人教版八年级上册物理教材《平面镜成像》一节中,有一个结论:平面镜成虚像。这个“虚”字,让学生们很费解。说其有,镜后空空如也;说其无,镜中之像逼真清晰,毫发畢现。那么,虚像到底是有还是没有呢?如果有,它在哪儿呢?
  《教师教学用书》这样提示:“虚像的概念和平面镜成像原理,是初中光学的一大难点,应注意突破,为后续学习排除障碍。教师可引导学生通过作图来理解它们。”
  为了帮助学生们对平面镜成虚像先有个感性认识 ,我选择了一个月明风清的早晨,带领全班同学来到学校附近的方形荷塘,进行绕塘赏月体验。
  大家先一起静观天上月亮和水中月亮的位置,心中确认一下其由东向西的运行方向,思考下面几个问题:
  ①大家知道,月球在我们38万千米之外,根据平面镜成像的对称性,水中之像也应在水面的38万千米之下,而此池塘深不过数米,你觉得水中月会在池糖的水中吗?
  此时,学生疑惑生起,是啊,月亮太远,天空太大,小小的池塘根本容纳不下。
  ②可是,像若不在水中,又在哪儿呢?
  接下来,先让学生大胆猜测:天上月亮由东向西运行,那水中月亮如何运行呢?有同学回答说水中之月应该是和天上月关于水面对称的,由东向西缓缓运行。
  真是如此吗?
  然后将全班同学分成四组,分别站在方塘四周,同时出发环行一周,仔细观察水中月的运行方向,验证自己的猜想是否正确。
  一圈下来以后,学生开始惊呼,原来看到的事实和猜想完全不同,水中月不是向西运行,而是始终在自己对面,与己同行。也就是说,每个人面前都有一个属于自己的月亮,伴随自己同速同向而行,这样一来,水中月的方向只与每个观察者有关。这是怎么回事呢?
  “但愿人长久,千里共婵娟”,是说我们共有一个天上月;“千江有水千江月”,却告诉我们,有多少个观察者就有多少个月亮。
  在塘边静观时,学生已认识到水中月并不在水中;绕塘动观时,每个人都发现水中月始终在自己对面。那么,水中这个月亮究竟在哪儿呢?
  带着满腔疑问,大家回到课堂,先搁置重重疑惑,请学生不妨分析一下月亮、水面、人的眼睛、大脑在这个过程中都做了些什么?
  请学生提前读一下教材中《眼睛与眼镜》中一段文字:“晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上形成物体的像。视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号,视神经把这个信号传输给大脑,我们就看到了物体。”
  由此我们知道,月亮将阳光反射到地球,水面将月光反射到人的眼睛,眼睛折射光,在视网膜上形成物体的像,视神经传输信号给大脑,大脑就看到了物体,最终,我们看到的物体,是大脑意识显现的产物,不是眼睛看到,而是大脑看到。
  接下来,教师引导学生通过作图来理解虚像的形成。具体做法如下:
  1、在黑板上先画出平面镜和蜡烛,问学生:蜡烛及火焰有多少个点发出光线?若在火焰顶端选取一个发光点S,S将发出多少条光线射到平面镜上?
  2、抽一学生上来选一条射向平面镜的光线,并画出反射光线;再请出两位位同学画出另外的入射光线和反射光线。
  3、提出问题:如果人的眼睛正对着这三条光线,会觉得这三条光线是从哪里发出的?
  4、在图上画出一只眼睛,接着说明人眼是根据光线直进的经验来判断物体的位置的,这时人眼逆着反射光线的方向向镜里看去,便产生一个错觉,觉得光线好像是从镜后的S'处射来的。边讲边把三条反射光线用虚线向镜后延长,得交点S'。引导学生认识到,镜后面实际并不存在发光点S',S'也不是反射光线的交点,而是反射光线反向延长线的交点,所以是虚像。可见,人的感觉有时并不可靠。
  历经充分讨论,师生共同概括出:从月亮发出的光线,经水面反射后改变方向进入人眼,而人由于光线直进的经验,误认为月亮就在眼前,所以虚像就是人的错觉,只能被人脑“看到”。
  通过这一节课的教学,学生对虚像概念有了基本认知,但生活处处皆学问,为进一步培育学生情感、态度、价值观,以及热爱自然、乐于思考的习惯,我再给学生留下一个课后思考:我们离开了,荷塘中还倒映着那一轮明月吗?
  参考文献:
  [1]物理教材
  [2]教师教学用书.
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