第四章 光现象
设计说明
“平面镜成像”这一节是让学生经历一个完整的实验探究过程，总结掌握平面镜成像的特点，并会应用“光的反射定律”来作光路图以从理论上明白平面镜成像的原理。由于学生在日常生活中对平面镜成像很熟悉，但对成像的规律特点却不清楚，并且还存在一定的错误认识，例如，他们会认为“物体离平面镜越近，所成的像就越大”，把“像”与“影”混淆等，这些先入为主的错误观念，对本节课的学习会产生不利的影响。建议创设生动的关于平面镜成像的问题情景导入，以激发学生的学习兴趣进而引导他们思考并提出感兴趣的问题，为“探究平面镜成像的特点”作必要的过渡。“平面镜成像的实验探究”是理解平面镜成像特点的关键，教学中教师要引导学生自主设计方案，展开讨论，出其让蜡烛代替所有灯是什么歌中有代表性的问题，讨论出具体的解决办法。如：用玻璃板替代平面镜的原因；选用什么样的玻璃板；怎样确定像的位置、比较物与像的大小；实验中应注意的问题等。实验完毕引导学生自己分析像与物的关系，得到平面镜成像的特点。
对于平面镜成像的应用，可以联系生活中的现象，如：水中的倒影、对着镜子做不同的动作观察镜子中的像如何变化等问题，体会平面镜成像的特点和它在实际生活中的应用。
成虚像问题，在实验探究时，可以在像的位置放置光屏，观察光屏上没有像，得出是虚像的结论。再利用光的反射定律作光路图，结果像并不是实际光线的交点而是反射光线的反向延长线的交点，因此也是虚像。
要注意物理科学方法的显性教育。例如：在组织学生讨论用玻璃板代替平面镜，用未点燃的蜡烛代替点燃蜡烛的像的原因后，要明确告诉学生这种研究方法叫“等效替代法”。
教学目标
1.通过观察现象能描述平面镜成像的特点。
2.通过探究实验，学习对实验过程中信息的记录和处理、了解平面镜成像特点。
3.通过观察、实验和光的反射作图，理解虚像的成因。
4.通过观察和感知，并联系生活实际，了解平面镜、球面镜应用，领略物理现象的美妙与和
谐，获得“发展”的喜悦，感受科学技术对人类生活的影响。
教学重点难点
1.重点：探究平面镜成像的实验方案的设计和探究过程；平面镜成像的原理。
2.难点：平面镜成像作图；虚像的概念。
教具
学生用：平面镜、玻璃板、白纸、铅笔、相同的蜡烛两支。
教师用：多媒体课件、平面镜。
教学过程
回顾思考
1.光在________介质中是沿直线传播的。能说明光沿直线传播的现象有________、______、________等。
2.我们能看到发光的物体是因_____ 。
3.光的反射定律的内容： __ __。
导入新课
1.小实验导入：照镜子
让学生拿起桌面上的平面镜，在平面镜中观察圆珠笔、橡皮、铅笔盒等在平面镜中的成像情况。
播放幻灯片：我们将表面是平面的镜子叫做平面镜。平静的水面、玻璃都具有平面镜的作用，物体通过它们都能成像。
2.小魔术导入：“水火相容”
如图所示，在镀膜玻璃板前点燃一支蜡烛，玻璃板后放置一个略高于玻璃板的量筒。此时会观察到量筒中有一个燃烧的“蜡烛”。请学生上台来向量筒中加水，将玻璃板后的蜡烛浇灭。然而当量筒内装满水后，蜡烛仍能“燃烧”。
在学生产生疑惑和猜想后，教师再展示其中的“秘密”：后面的蜡烛其实是不存在的，大家看到的是前面蜡烛在玻璃板中的像。
3.多媒体导入：猴子捞月亮的情景
问：猴子为什么没有把月亮捞上来呢？
天上的月亮大不大？井中的月亮和天上的月亮大小一样吗？
这些问题不必要求学生立即回答，目的是引起学生的兴趣，引入课题。
让学生观察手中的平面镜，可以看到它们都是平的。用它可以照出人的“面孔”和各种各样的“物体”，并与物体本身的形状一样。我们把这样的镜子叫平面镜，把出现在镜子里的“面孔”或“物体”叫做像。下面我们就一起来探究平面镜成像有哪些特点。
进行新课
探究点一 探究平面镜成像的特点
（1）提出问题和猜想
提出问题：回忆照镜子的情景，对比你相对镜子的位置，镜中的你在什么位置？镜中的你与你本人大小相同吗？你在远离镜子的时候，镜中的你大小会变吗？与前面学的小孔成像一样吗？
学生猜想讨论：引导学生讨论、归纳可能有下列猜想：（允许有不正确的猜想）
①像与物体一样大（或比较小）。
②像与物体到平面镜的距离相等。
③像与物体左右相反（或对称）。
④与小孔成的像不同，小孔成的是实像，平面镜成虚像。
教师：同学们说得不错，平面镜与小孔成像不同，成的是虚像。虚像我们能在镜子中看到，用光屏接不到，如何比较它与成像物体的大小关系？如何确定像的位置？
现在同学们自学课本实验：探究平面镜成像特点并制订出实验方案。
（2）设计实验与制订计划
讨论实验方案：
为了顺利完成探究实验，针对学生暴露出的问题，教师适当地加以点拨、指导。
①虚像物代
物体或者平面镜拿走之后，我们就看不到像了，那我们该怎样比较像与物体的关系？$设疑$$老师给学生思考空间，学生：思考、分析、讨论、归纳$
一个跟镜前物体完全相同的物体（替代物体）与像比较。
（若学生不能说出，老师介绍一种探究物理问题常用的方法：替代法——大屏幕展示定义）
如果将物体拿到平面镜后面进行比较，像就没有了，那我们应怎样比较物体和像的大小？（用问题引导学生想到一个与镜前物体完全相同的物体“替代物体”与像比较）
②玻璃板代替平面镜
学生实验：请同学们把物体分别放在平面镜前与玻璃板前，对比观察，在确定像的位置时有何不同？
（从平面镜的正面看见了像，当把“替代物体”放到平面镜后面时，在正前方看不到“替代物体”，而从平面镜的背面，却只看到“替代物体”，而看不见像，所以用平面镜无法确定像的位置和比较像与物体的大小。从而引导学生明确设计实验时要采用玻璃板来进行探究的道理）
③确定物像的位置
教师：你有什么方法比较准确方便地测出物体到镜面的距离和像到镜面的距离？（学生充分讨论后说出，不能说出时由老师提示白纸的用途，数据要求准确。引导学生总结出在确定像与物体的位置关系时，为方便测量我们可以用铅笔将前方和后方的物体的位置及平面镜的位置在纸上做上记号，测量时测量记号之间的距离就可以了）
④确定像的虚实
在玻璃板后面像的位置放置光屏，观察光屏上是否有像？
（3）进行实验并收集数据
①探究像与物体的大小关系
给学生提供大小相同的物体和大小不同的物体，在玻璃板后方寻物体的像，观察它们是否与像重合来确定像与物体的大小关系。（后面的物体和像完全重合意味着像与物的大小相等）
②探究像距与物距的关系
准物体和像的位置之后，用线条连接两记号的位置，用刻度尺测量两者到平面镜的距离，得出像与物体到镜面的距离关系；同时观察连线与镜面的关系。改变前方物体的位置，重做以上实验，最后得出像距与物距的关系。
（4）分析与论证
展示学生的探究结果（多展示几组）归纳出成像结论：像与物体大小相等，像到镜面的距离和物体到镜面的距离相等。
（5）交流与评估
你还有哪些发现？探究的过程中你有什么疑惑？（小组之间可以相互交流）
关于平面镜成像的特点还有哪些猜想？准备怎样去验证它？学生课后自己探究。
小实验：学生“模拟实验”小游戏，体会平面镜成像特点。
游戏规则：参加游戏的二人，一人当物，一人当镜中的像，取某一位置为镜子，二人各自站好位置，然后“物”开始做一些简单的动作，“像”根据“物”的动作做出相应的反应。其他同学观察“像”的动作是否符合平面镜成像的规律。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例1 （2020·湖南岳阳中考）如图是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。
（1）实验中，应选择________（选填“厚”或“薄”）玻璃板进行实验。
（2）实验中选取完全相同的两支蜡烛，是为了探究像与物的________关系。
（3）移去蜡烛，在其原来的位置上放置一块光屏，光屏上________（选填“能”或“不能”）呈现蜡烛的像。
解析：（1）因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板；（2）实验中选取完全相同的两支蜡烛，在玻璃板前面放一支点燃的蜡烛，再拿一支没点燃的相同的蜡烛，在玻璃板后面移动，直至与蜡烛的像重合，是为了探究像与物的大小关系；（3）平面镜所成的像是虚像，虚像是不能成在光屏上的，故移去蜡烛，并在其所在位置上放一光屏，这时，光屏上不能接收到蜡烛的像。
答案：（1）薄 （2）大小 （3）不能
点拨：①用玻璃板代替平面镜，成像不如平面镜成像清晰，如果实验室内光线较强，像的亮度和环境的亮度差不多，像就显得更加不清晰；相反，当实验室内光线较弱时，像的亮度和环境的亮度相差较大，像看起来会更加清晰一些。
②选用的玻璃板为薄玻璃板，因厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响实验效果，所以选薄玻璃板。
探究点二 平面镜成虚像光路图
提出问题：为什么我们只有在镜子前方才能看到物体的像呢？物体上某点S射出的光线，经平面镜反射，进入人的眼睛，传播路径是怎样的呢？
1.学生自主练习
请同学们作出发光点射向平面镜的两条光线的反射光线，并反向延长，你有什么发现（如图）？（在练习纸上完成后，展示并指出优缺点）
2.展示学生所画的光路图，并指出优缺点。
提出问题：这两条反射光线沿光的传播方向能否相交？如果人的眼睛正处于这两条光线的传播路径上，会觉得这两条光线是从哪里发出的呢？
点拨：在图上画一只眼睛，讲解人眼是根据光线直进的经验来判断物体位置的，这时人眼逆着反射光线的方向向镜内看去，觉得光线好像是从镜后的′点射出的。
教师在大屏幕上展示光路如图所示，并将反射光线反向延长，讲解平面镜的成像原理。
结论：物体在平面镜中所成的像是由反射光线的反向延长线相交而成的，是虚像，不能用光屏接收到；由数学知识可知图中像和物体关于镜面成轴对称关系；因为成对称关系，所以像和物体到镜面的距离相等，像和物体大小相等。成像的原因是发生了光的反射。
例题讲解：（学生先练习，若有问题，教师补充讲解）
例2 （2021·哈尔滨中考）如图所示，请你画出烛焰上点经平面镜所成的像′。（保留作图痕迹）
或者
解析：方法一：根据对称作图，过点向平面镜作垂线，并延长到点，使点到平面镜的距离等于点到平面镜的距离。方法二：利用光的反射作图，过点作出任意两条入射光线，并根据光的反射定律作出对应的两条反射光线，将两条反射光线反向延长并交于一点，这个点就是像点。
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