【高效备课】沪科版物理八上 第4章 多彩的光 第二节 平面镜成像 教案

第二节 平面镜成像
【教学目标】
一、知识目标
1.了解平面镜成像的特点；
2.了解平面镜成虚像及虚像是怎样形成的；
3.理解日常生活中平面镜成像的现象.
二、能力目标
1.进行平面镜成像特点的探究学习；
2.观察实验现象，感知虚像的含义.
三、素养目标
在探究平面镜成像特点中领略物理现象的美妙与和谐.
【教学重点】平面镜成像的原理、规律、特点及平面镜的应用.
【教学难点】实像和虚像，凸面镜和凹面镜的应用.
【教具准备】演示用：平面镜（大小形状各不同）、凹面镜、凸面镜、激光演示器、口径相同的平面镜和凸面镜、自制简易潜望镜、多媒体课件.
学生用：玻璃板、相同的蜡烛两支、火柴、夹子两个、8开白纸一张、图钉、透明胶条、小平面镜.
【教学课时】1课时
【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师拿几个生活中常用的镜子让学生观察，引导学生说出镜子的特点.
学生1：这些镜子的表面都是平的.
学生2：用这些镜子可以照出人的“面孔”和各种各样的“物体”，镜子里的“面孔”“物体”叫做像.镜中的像与原物体的形状一样.
师 这种表面平整光滑的镜子叫做平面镜.下面请同学们观察自己在平面镜中的像，并思考以下问题.（多媒体展示）
思考题：（1）当你改变与平面镜间的距离时，像怎样变化？（2）像的大小与物体的大小有怎样的关系？（3）像的大小与平面镜的大小有关系吗？
学生思考，但有的无法回答.（这些问题，并不要求学生立即回答，目的是为了引起学生学习的兴趣）.
师 要想知道上面这些问题的答案，我们就一起来学面镜成像”的知识.
【进行新课】
知识点1 平面镜成像的特点
（1）向学生示范并说明实验探究活动的目的和过程.
实验目的：研究物体在平面镜中所成的像的大小和物体大小有什么关系；研究像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系.
（2）实验过程：（边示范边讲解）
a.像下图那样，将一张8开的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上，用两个夹子夹住一玻璃板，竖立在白纸上.
b.把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，观察到玻璃板后面出现了蜡烛的像.
c.另拿一支相同的蜡烛在玻璃板后面移动，使它与前面蜡烛的像重合（左右移动，直到从不同位置看上去它们都重合在一起），这时后一支蜡烛的位置就是前一支蜡烛的像的位置.
d.把放在玻璃板后的蜡烛移开，用白纸作屏幕放在该处，直接观察白纸，纸上不能出现像.
e.改变玻璃前蜡烛的位置，把实验再做两次，每次都记下两支蜡烛的位置.
f.在白纸上画出玻璃板的位置，移开玻璃板，用刻度尺画直线把每次实验中两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录下来并比较它们的大小，再用量角器测量看它们是否与镜面垂直.
把测量结果填写到下表中.
（3）学生分组实验，老师巡视指导.
（4）在实验基础上得出成像特点.
教师提问：（1）平面镜中的像与物体大小是否相等？怎么知道的？（2）像到镜面的距离与物体到镜面的距离是否相等？怎么知道的？
学生回答：（1）平面镜中的像与物体大小相等.因为无论蜡烛到玻璃板的距离是远还是近，一支蜡烛与另一支蜡烛的像总是重合的.（2）像和物体到镜面的距离相等，因为两支蜡烛到玻璃板的距离相等.
师 能被人看见但不能在屏幕上呈现的像叫做虚像.平面镜成的像不能用光屏接收，所以平面镜成的像是虚像.顺便说一下：能够用光屏接收的像称为实像.真实存在的像，你们见到过吗？
学生：小孔成像，像是有光线投射到光屏上形成的.例如：树林里地面上圆形的小光斑就是太阳的实像.
师生共同分析得出平面镜的成像特点.
板书：平面镜成像的特点：（1）物体在平面镜中成的是虚像；（2）像和物体的大小相等；（3）像和物体到镜面的距离相等；（4）像与物体对于平面镜是对称的.
（5）总结交流：
a.为什么用薄玻璃板代替平面镜？
答：能准确找到像的位置，如用厚玻璃板会导致形成两个像.
b.刻度尺有什么作用？
答：便于比较像与物到平面镜的距离
c.选两个完全相同蜡烛的目的是什么？
答：为了比较像与物的大小关系.
d.为什么前面蜡烛点燃，后面蜡烛不点燃？
答：前面蜡烛点燃为了使光线充足，清晰成像；后面不点燃，为了便于像与后面的蜡烛重合，确定像的位置.
e.不管怎样移动，都不能使蜡烛与像重合，为什么？
答：玻璃板没有与桌面垂直，导致成像在上方或下方.
（6）平面镜成虚像（多媒体展示）
平面镜成像原理：平面镜成像是由于光的反射形成的.如下图所示：物体上的一点S射向平面镜的发散光束，经平面镜反射后，反射光线仍然是发散的，发散的反射光线进入人的眼睛，人眼感觉光好像是从反射光线的反向延长线的交点处S′射过来的，就在S′处看到点S的虚像（虚像点是由实际光线的反向延长线会聚而成的点）.
例题1（多媒体展示）小猫在平面镜前欣赏自己的全身像，此时它所看到的像是图中的（ ）
解析：根据平面镜成像特点分析，当镜面竖直放置时，所成的像是正立的、等大的、左右相反的；符合该条件的只有C图.
答案：C.
例题2 一个身高为1.68m的中学生站在平面镜前5m远的正前方，当他以1m/s的速度向平面镜靠近时，镜中的像（ ）
A.2s后像与人之间的距离是6m，像的大小不变
B.以2m/s的速度向人靠近，像的大小不断变大
C.2s后像与人之间的距离变化了6m，像的大小不变
D.以1m/s的速度向平面镜靠近，像高0.84m
解析：根据速度公式变形s=vt和平面镜成像特点，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，可知2s后中学生与平面镜之间的距离为5m-2×1m/s=3m，像与平面镜之间的距离为3m，则像与中学生之间的距离为3m+3m=6m.根据平面镜成像特点，像和物体大小相同，可知像的大小不变.故A选项正确，B、C选项不正确.D、根据平面镜成像特点，平面镜所成的像与物体关于平面镜对称，像和物体大小相同.可知镜中的像以1m/s的速度向平面镜靠近，像高1.68m，故D选项错误.
答案：A.
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
知识点2 平面镜成像特点的应用
（1）平面镜成像特点的应用
师 古今中外，关于平面镜有很多的传说和应用.《木兰诗》中“对镜贴花黄”一句生动描述了古代妇女在镜前整容的情景.至今舞蹈演员仍用平面镜观察自己的姿势，以便纠正.古书记载的潜望术在近代潜水艇里也有应用，其实质就是两块平面镜.教师展示一下潜望镜，并请位同学体验.请同学们看一下课本59页“平面镜成像特点的应用”.
师 现在请你想一想平面镜在实际中有什么应用？
学生交流讨论.
师 思考这些应用实际利用了平面镜的什么特点
学生：平面镜能够成像.例如：用水、铜镜、平面镜梳妆；舞蹈演员用平面镜矫正姿势；医生用小平面镜观察患者牙齿；视力表、仪表用到平面镜；店堂的柜子装有平面镜等.
例题3 白天在室内照镜子，如果门窗朝南开，为了较清晰地看到自己的面容，镜子的反射面应（ ）
A.朝南 B.朝北 C.朝东 D.朝西
解析：为了较清楚地看到自己的面容，应使镜中的像亮度增加，根据平面镜成像的原理，镜中的像是物体漫反射的光经过平面镜反射形成的.为了增强像的亮度，应增加镜前物体的亮度（即有较多的光线射向人脸）.根据本题题意，窗户朝南开，只有人脸向南才能有较多的光线射向人脸，人脸向南，镜子的正面只有朝北才行.
答案：B.
例题4 如图所示，为潜望镜的结构示意图，通过这样的潜望镜看到物体AB的像是（ ）
A.倒立、放大的虚像 B.正立、等大的虚像
C.倒立、放大的实像 D.正立、缩小的实像
解析：照射到潜望镜上面这块平面镜上，再反射到下面这块平面镜上，再反射到人的眼里，人就能从低处看见上面的、远处的景物，总之是平面镜成像.根据平面镜的成像特点，物体不管距离平面镜多远，所成都是等大正立的虚像.
答案：B.
（2）凸面镜和凹面镜
演示实验3：用激光器平行射向凸面镜.
现象：平行光线经凸面镜后变得发散.
师生共同分析得出结论：平行光线经凸面镜后发散.
教师让学生手拿一个凸面镜，观察自己的像.
师 像是放大的还是缩小的？
学生：凸面镜所成的像是缩小的.
演示实验：4：如图所示，用两张黑纸各剪去一个等大的圆孔，分别粘在凸面镜和平面镜上.把凸面镜和平面镜放在离学生距离相等的位置上，让学生向两个镜中观察，比较从两个镜中看到的范围哪个大，哪个小？
学生：口径相同的凸面镜视野比平面镜的大.
教师归纳总结，用多媒体播放.
凸面镜和凹面镜
1.反射面是凸面的叫凸面镜（或凸镜），反射面是凹面的叫凹面镜（或凹镜）；凸面镜对光线起发散作用，凹面镜对光线起会聚作用；经凹面镜和凸面镜反射的光都遵循光的反射定律，且也具有光路可逆性.
2.凸面镜的应用：公路拐弯处的反光镜、汽车的后视镜；凹面镜的应用：太阳灶、大型反射式望远镜、耳鼻喉科医生用的额镜.
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
知识点3 平面镜成像作图
（1）根据平面镜成像特点作图
例题5 如图所示，O′是O在平面镜中成的像，在图中画出平面镜的位置，并画出线段AB在该平面镜中的像.
解析：根据平面镜成像的特点知道：像与物的连线与镜面垂直，所以先连接O和O'，再作OO'的垂直平分线.先作出物体AB的端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′和B′，即为物体AB在平面镜中所成的像，从而完成光路.
答案：如图
（2）根据平面镜成像原理作图
平面镜成像作图题中，知道物点找像点，或知道像点找物点，通常利用平面镜成像特点来作图，根据平面镜成像特点知道，像点与物点关于镜面对称（即镜面所在直线是像点与物点连线的中垂线）；在光学作图题中，要确定一条光线的路径，需要找到光线通过的两个点，在平面镜成像作图题中，由平面镜成像原理可知，所有反射光线的反向延长会聚在虚像点，即反射光线通过的点和像点在同一直线，这一知识点在平面镜成像作图题中经常用到.
例题6 如图所示，发光点S发出的某光线经平面镜发射后，发射光线恰好经过A点，请在图中画出这条光线.
解析：利用平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称，作出发光点S的像点S′，根据反射光线反向延长通过像点，可以由像点和A点确定反射光线所在的直线，从而画出反射光线，并确定反射点，最后由发光点和反射点画出入射光线，从而完成光路.
解：作出发光点S关于平面镜的对称点，即为像点S′，连接S′、A点交平面镜于点O，沿OA画出反射光线，连接SO画出入射光线，如图所示：
【课堂训练】
完成练习册中本课时对应课堂作业部分练习.
【课堂小结】
平面镜是一个非常重要的光学元件，在生活中的应用也很广，这部分光学知识为将来的学习打下了基础.几何光学的学习要突出几何作图，同学们应严格按照规范化的作图格式进行训练，紧紧抓住平面镜成像特点进行思考.平面镜无处不在，无处不有，给我们的生活增添了许多美丽的风景.
【课后作业】
完成练习册中本课时对应课后作业部分练习.
1.本节课基本的思路是让学生自主的探究，学生根据实验的现象和日常生活中的现象进行猜想，在此教师只要引导好学生打开他们的思路，使学生能大胆的进行猜想.对于学生的想法教师不要评价对与错，只是引导他们，使其想法尽量合理.但在探究过程中，一定要引导好，既不能失控，也不能出现包办的现象.
2.这节课没把重点放在知识结论上，而是放在激发学生的探究兴趣上，让学生经历有意义的探究活动，体验正确的认识是怎样产生的，这是笔者在教学过程中认为比较成功的一面.虽然有些问题还不能用现有的知识来解决，但让学生带着问题进行学习，本身就是探索.这种以实验探究为手段，让学生自己解开科学之谜的方法，大大激发了学生的求知欲，调动了学生的学习主动性，有利地培养学生的独立探索能力和创新能力.