第四章 光现象 第3节 平面镜成像【教学设计】

《平面镜成像》
教材分析
本节内容包括平面镜成像的特点、成像原理和平面镜的应用。通过本节教学应使学生知道：平面镜成像的特点，平面镜成像是反射光线的反向延长线形成的，初步了解虚像的概念。平面镜成像是光的反射定律的重要应用。平面镜成像在生活中经常遇到，学生对此非常熟悉，但学生只停留在感性认识的基础上，缺乏理性认识和科学探究。通过探究平面镜成像时像与物的关系，让学生经历一个相对完整的科学探究过程，初步掌握科学探究的基本要素。实验中找准物体在平面镜中所成的像的位置、像与物的大小关系，是学生认识平面镜成像特点的关键。教材在探究平面镜成像特点时采用等效替代法，寻找平面镜成的像，在此基础上探究平面镜成像的大小、位置等特点。本节课围绕科学探究的几大步骤：发现问题→进行实验→得出结论的过程。教学中教师引导学生合理探究，避免盲目性。在学生遇到问题时，给予合理的点拨，最后由学生自己思考得出结论。平面镜成像现象在生活中比较常见，学生已有丰富的感性认识，但他们在认识上还有很大的误区。比如：物体离平面镜越远像越小；所成的“像”与“物”完全相同；“像”和“影”以及“实像”和“虚像”的成因分不清楚等。初中的学生初学物理，喜欢动手，好奇心强，对探究会产生浓厚的兴趣，但是很多同学缺乏自主学习的能力，动手技能也比较差，需要通过老师的指导和小组合作学习来完成。
教学目标
知识与技能
能在具体情境中识别物、像、平面镜；
能正确选用实验器材并说出器材的作用；
能与同伴合作完成实验探究与记录数据；
能全面表述平面镜成像特点；
能运用平面镜成像特点解释相关的现象。
过程与方法
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。
情感态度与价值观
在解决问题的过程中乐于交流，敢于表达，感受物理思维的巧妙并获得成就感；
在实验和分析的过程中，初步形成实事求是的科学态度。
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
一、引入课题
提出问题：
某同学发现了如图1所示的现象：
图1
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。
【设计意图】虽然每天照镜子，但镜中的钟表与原钟表所指示的时间不同了，未必每个学生都会注意到。这样通过简单的小实验，联系生活实际，创设物理情境。既顺利引入课题，同时又激发了学生的兴趣，主动进行学习。
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。
【设计意图】反馈学生是否能在除了镜子以外的情境中识别“物”、“像”、“平面镜”。
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。
【设计意图】将玻璃与镜子进行对比，为后面的实验设计埋下伏笔。
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。
【设计意图】通过表演，拓宽学生的思考面，提升思考的质量。用支持各猜想观点的不同阵营的方法，进一步调动学生的学习积极性，有序地进行探究活动。
②将学生的不同猜想简要列在黑板上，标好序号。
学生把自己支持的猜想的序号列在学案上。
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。
【设计意图】与前面所学的“小孔成像知识”进行对比。
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！
【设计意图】实验的设计过程很重要。通过搭建台阶，形成认知冲突，引导学生想方设法解决问题。师生共同把实验的难点“等效替代法”突破，培养学生能力。
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，领会了实验操作要点。
【设计意图】通过演示，边操作边讲解，实验步骤与要点清晰可见。学生经历了从迷惘到明朗的过程，对实验设计思想印象深刻。
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。
【设计意图】充分利用小组合作、交流，调动学生之间的互动。注重小组的展示和组长的点评，以拓展学生参与的广度与深度。
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。
【设计意图】学生把观察到的现象总结，培养学生搜集证据，归纳总结并通过现象看本质的分析能力
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。
【设计意图】培养学生汇报探究成果的习惯，在表达中使认识更加全面、深刻。
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。
【设计意图】将人眼看见物体的条件进一步应用，并利用反射定律画出光路图进行分析平面镜成虚像，是前面学过知识的一次综合运用，是提升能力的过程。
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？
【设计意图】用有趣的问题作载体，指导学生利用所学知识解释现象，学以致用， 既纠正了学生错误的前概念并从生活到物理，从物理走向生活，拓展了学生的知识面。
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
四、反馈练习 今天你到底学得如何？让我们一起完成导学案中的课堂检测部分（附导学案）
五、布置作业
板书设计
2.3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
平面镜成像这节课是在光的直线传播和光的反射基础上，立足“从生活走向物理、从物理走向生活”的课程理念，来学习、探究、应用平面镜成像的。使学生在探究平面镜成像规律中领略物理现象的美妙与和谐，获得“发现”成功的喜悦，进一步让学生感受到生活离不开物理。
对“平面镜成像特点”的实验探究是八年级学生遇到的比较完整的一次科学探究，而对于平面镜成像是学生在生活中接触比较多，也是学生比较感兴趣的现象，为了充分调动学生学习的积极性、主动性，我是通过创设“镜中的钟表”这一情境，来激发学生的学习兴趣和求知欲，使学生乐于去讨论、猜想、设计并进行实验。从而在探究平面镜成像的过程中，培养学生自主获取知识的能力和创新能力，成为学习的主人，以达到现代教学的真正目的。 对平面镜成像问题，学生虽然有一定的感性认识，但由于受生活经验的主观影响，往往会得出一些错误的认识和看法，在这一点上，教师要实际教学中特别要注意，要及时给予更正。比如“物近像大，物远像小”是许多学生的主观臆想，教学中可以从一下两方面来纠正，（1）在探究像与物的大小关系时，强调点燃的蜡烛虽然与平面镜的距离改变了，但未点燃的蜡烛还是和观察到的像完全重合，这说明像和物的大小还是相同的。（2）再通过作图来说明这一错误认识是视角问题，是由于人的错觉所引起的。这样既澄清了学生的错误观点和认识，又巩固和加深了学生对像和物等大的理解。
由于初中学生的抽象思维能力较差，因而对虚像这一概念也比较抽象,不容易理解，也是教学中的难点。我在教学中是通过两个方面进行教学的，（1）通过平面镜所成的像与小孔成像相对比，说明像虽然都能通过眼睛观察到，但实像是实际光线所会聚的，是能用光屏承接到的，而平面镜所成的像是不能用光屏承接到的、且不是实际光线会聚而成的，因而是虚像。（2）在学习平面镜成像的原理时，借助于作图分析说明发光点是怎样成像的，是反射光线的反向延长线相交所形成的，因而是虚像。
总之，在整个教学过程中，教师是学生学习的合作者、引导者和参与者，要善于发现问题，解决问题，注意点拨学生的思维，开拓学生思路，培养学生的发散思维能力。
平面镜成像学案
问题：如图1，如何看到钟表真正指示的时间？看谁的方法多！
你还见过类似的现象吗？

图1
【课堂活动】
一、基本概念：物、像、平面镜
二、实验探究
1.问题：平面镜成像时，像位置、大小与物的位置、大小关系有什么特点？
2.你支持的猜想：填写序号　　　　 　 　　　
3.设计实验与选择实验器材：
怎样确定像的位置？
怎样比较像与物的大小？
这种研究方法叫 法。
4.实验的操作要点：
如何放置玻璃板？
沿哪个面画线？
5.数据处理
物到玻璃板的距离/cm
像到玻璃板的距离/cm
像与物大小比较
你的其他发现
6.分析与论证、交流小结平面镜成像的特点：

四、平面镜的应用：
【课堂检测】
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2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_________。
图2

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 。