第3节 平面镜成像
教学目标
1.能在具体情境中识别物、像、平面镜;
2.能正确选用实验器材并说出器材的作用;
3.能与同伴合作完成实验探究与记录数据;
4.能全面表述平面镜成像特点;
5.能运用平面镜成像特点解释相关的现象。
6.通过做实验,经历确定虚像位置与比较像与物大小的过程,体验“等效替代法”;通过观察实验现象和收集实验数据,尝试用物理语言归纳实验结论。
教学重点及难点
教学重点:利用实验现象探究平面镜成像的特点。
教学难点:虚像的概念和平面镜成像原理。
教学准备
教师:多媒体课件、旋转台、大平面镜、蜡烛、玻璃板、支架、磁扣(一对)、火柴。
学生:导学案、分组实验盒、小平面镜、三角板。
教学过程
一、引入课题
提出问题:
某同学发现了如图所示的现象:
这是怎么回事?如何看到钟表真正指示的时间?
学生认真观察后回答,这是从镜中看钟表时的现象。可采取再次从镜子中看这个图的方法,显示出它真正指示的时间。
一名同学上讲台,用一面大镜子显示出钟表真正指示的时间。
师:还有哪些表面能起到与镜子类似的作用?还见过其它类似的现象吗?
学生讨论后得出,平静的水面、光滑的金属表面、还有干净的大理石地面都可起到类似镜子的作用。 当从镜子中看汉字时,也变得怪怪的。
师:为什么从镜中看钟表、看字时会有变化呢?今天我们就来研究这个问题——平面镜成像。
二、新课讲授
1.基本概念
师:除了镜子,在物理学中把平静水面、玻璃表面这类平的、光滑的、能成像的反射面都叫平面镜。
镜前的真实物体称为“物”,你从镜中看到的“该物体”叫做“像”。
学生关注广义的平面镜及物、像的概念。
请同学们判断以下三幅图片中的物、平面镜、像。
师:以上的表面中,哪个与我们熟悉的镜子最接近?
生:玻璃,平面镜是由玻璃加工而成的,背面有涂层,但玻璃是透明的。
2.实验探究
①提出问题:
按照日常照镜子的知识和经验,对比像的位置、大小跟和物的位置、大小有什么关系呢?
在猜想之前,先请两个同学上台表演照镜子。对扮演“物”的同学下口令,“举左手、向后退、眨右眼等”等,扮演“像”的同学要配合进行表演,并说自己的具体动作,如举哪只手、眨哪只眼等。
表演过后,学生在笑声中进行小组讨论,再派代表发言。
学生猜想出“近大远小、像与物大小相等、像与物到平面像镜的距离相同、像与物左右相反、成像大小由平面镜大小决定”等特点。
②将学生的不同猜想简要列在黑板上,标好序号。
③哪个猜想对呢?要用实验来验证。首先平面镜所成的是实像吗?
在镜前放好物体后,学生拿一块白屏在镜子后面的各个位置都不能承接物体的像。平面镜成的是虚像。
师:没错,与前面所学的小孔成像不同,平面镜成的是虚像。
师:平面镜所成的像只能看到、接不到,如何比较它和原物的大小呢?
学生分组讨论设计实验方案。有学生提出,可以选取两个相同的物体,一个放在镜子前面,另一个放到镜后去和像比较大小。
师:同学们说得很好,这是一种“等效替代法”,这要求替身物体与镜前物体必须是两个完全相同的物体。
下面请大家用平面镜做实验吧(学生的玻璃板事先从实验盒中取出)。
学生用平面镜做实验发现无法成功。障碍是只能从平面镜的前面看到像,但通过平面镜无法看到替身物体。因此无法把替身物体放到像的位置上。
师:选什么器材替代平面镜,能实现既可以成像,又能透过去看到成像的位置?
学生想到可用玻璃替代平面镜!虽然它成像不是很清晰,但它透光性好。能在观察到像的同时,也能观察到镜后物体,这样就解决了确定像的位置和大小问题。
师:对,这是第二个等效替代!
④演示:在旋转台上铺好白纸。把一个点燃的蜡烛放在镀膜玻璃板前,拿另外一个完全相同的蜡烛在玻璃板后面移动,直到从玻璃板前面的不同角度看上去它都和像重合,可比较大小;再把像的位置描出来,可测量距离。
要注意玻璃板必须与桌面垂直!要注意玻璃板所在位置只画一条线。
一次实验有偶然性,必须改变蜡烛到玻璃板的距离,再重复以上步骤。
学生认真观察演示实验,领会实验操作要点。
⑤下面请大家分组做实验,看现象、记数据,归纳结论。
下发玻璃板,学生小组合作进行做实验,及时记录数据。
小组内讨论并交流、分析实验数据,归纳平面镜成像特点,并记录在学案上。
3.分析结论
⑥归纳实验结论
请小组派代表归纳结论并说明依据。
学生归纳出结论一:
结论一:像与物大小相等。依据是改变了物体到玻璃板的距离,但玻璃板或平面镜后面的像总与物体完全重合。
结论二:像与物到平面镜的距离相等。依据是实验数据记录表。
师:还有其他结论吗?请看这个画好的平面镜,在其前方放一个磁扣代表物,我把另一个磁扣放在这里代表对应的像 ,对吗?
学生分析第二个磁扣的位置错误。学生归纳出第三条,像与物的连线与镜面垂直。依据是在白纸上将像与物对应点连好线后,与镜面垂直。还有学生归纳为“对称”。
师:一言以蔽之,“平面镜所成的像与物体关于镜面对称。”最后不要忘了平面镜成虚像。
归纳总结:平面镜的成像特点是像与物大小相等、像与物到镜面的距离相等、像与物的连线与镜面垂直,平面镜成的是虚像。
说明成像大小与距离无关,成像大小应该由物体本身的大小决定。说明靠感觉判断问题通常是不可靠的。
4.成像原理
为什么我们只有在镜子前方才能看到物体的像呢?
师:只有物体上某点S射出的光线进入人眼内,这点才能被看见。所以在镜子前方,人眼才能接收到来自物体的反射光线。
用PPT进行演示:原来成像是由光的反射决定的。
学生对着PPT分析:根据光的反射定律作图,人看镜中的像实际上是反射光进入眼睛。人误以为反射光是从镜子后面的像点发过来的,而镜子后面并不存在发出光线的这些点,所以平面镜成的像是虚像。
5学以致用
(1)我们都知道“猴子捞月”的故事。水里的“月亮”是真实的吗?它是怎么形成的?
(2)月亮到地球的距离是3.8×108 m,井水水深5 m,则月亮的像到水面的距离是多少?
(3)生活中你还在哪些地方见过或知道哪些地方有平面镜?学生没想到之处用PPT进行引导。
(4)归纳起来,平面镜的作用主要就是成像和改变光路。
(5)揭密:为什么镜子里的钟表指示的时间走样了?
师:若你想了解凹面镜与凸面镜的作用,还可以自学书上的“科学世界”。
三、课堂小结
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四、反馈练习
1.身高1.6 m的同学站在学校的平面镜前1 m的地方,则他在镜中的像到镜面的距离是 m;当他向镜面移近0.5 m时,人与像之间的距离是 ,此时他在平面镜中像的大小 (填“变大”、“不变”、“变小”)。
2.“水中倒影”是由于光的 现象形成的,池水深3 m,在高出水面12 m处有一盏灯,此灯在水中所成的像到水面的距离是 m。
3.如图是从平面镜中看到的钟表的像,小明利用平面镜成像的特点,得出此时钟表的指示的时间是_________。
4.在平面镜成像实验中,选择两根相同蜡烛的目的是 ;选用玻璃板的目的是 。
五、板书设计
第3节 平面镜成像
一、基本概念:平面镜、物、像
二、探究平面镜成像特点:
1.替代法
2.像与物:等大、等距、垂直、虚像→关于平面镜对称
三、平面镜应用:
1.改变光路
2.成像