第3节平面镜成像.docx

第3节平面镜成像
  一、教学目标
（一）知识与技能
1．了解平面镜成像的特点。
2．了解平面镜成虚像，了解虚像是怎样形成的。
3．理解日常生活中平面镜成像的现象。
（二）过程与方法
1．通过“平面镜成像特点”的实验探究，培养学生初步的观察能力和动手操作能力。
2．通过学生的交流活动，形成相互评估和听取反馈意见的意识，初步培养学生信息交流和评估的能力。
（三）情感态度和价值观
1．在探究“平面镜成像特点”中领略物理现象的美妙和和谐，获得“发现”成功的喜悦。
2．通过对平面镜、球面镜的应用的了解，初步认识科学技术对人类生活的影响。
二、教学重难点
“平面镜成像”是“光的直线传播”和“光的反射”的后续内容。本节内容包括平面镜成像特点、成像原理、平面镜的应用及凸面镜和凹面镜的初步知识。通过本节教学应该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。《课程标准》要求“探究平面镜成像时像与物的关系”，让学生通过自主探究，体验科学探究的过程，受到科学方法的研究的教育，同时获得充分的感性认识。本节只强调平面镜成像具有“像物等大、像物等距，像物的连线与镜面垂直，像是虚像”，不讲成像的对称性。教材设计的表格里，强调了该实验应在不同的位置做两次，这对学生科学态度的养成是十分有益的。与传统教材相比，教材没有将凸面镜和凹面镜单独安排一节，而是安排在STS里，作为平面镜知识的拓展。
教学重点：利用实验现象探究平面镜成像的特点。
教学难点：平面镜成像原理和虚像的概念。
三、教学策略
平面镜是所有学生都熟悉的物品，限于学生已有的知识水平，关键是提炼出平面镜成像的特点，了解平面镜的应用，必须对大量的平面镜成像的事实进行研究。以生活实例引入新课，激发学生学习探究的兴趣。通过实例提出与物理有关的问题、大胆的猜想假设、围绕实验目的选择合适仪器、设计切实可行的实验方案、正确记录实验数据、分析证据得出科学结论、交流试验中的得失优缺点、评估实验方案等一系列探究过程，使学生体验探究的整个过程，为以后独立探究学习铺平道路。探究学习中，引导学生积极发表自己的看法，对实验方法、过程进行评估交流，增进学生合作交流能力，通过发言培养学生语言表达能力。
四、教学资源准备
多媒体课件、画有角度的可折叠的白色硬纸板、一面镜子、两个光源、一张白纸、大头针（或牙签）、铅笔、直尺。
五、教学过程

教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课（5分钟）
实验引入：“水火相容”
如图1，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，提示“水火不容，水能灭火”。然而当量筒内装满水后，蜡烛仍能燃烧。

图1
在学生产生疑惑和猜想后，教师再展示其中的“秘密”：后面的蜡烛其实是灭的，大家看到的是前面蜡烛在玻璃板中的像。
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”的物体叫做像。蜡烛的火焰没有被水浇灭是利用了平面镜成像的特点，下面我们就一起来探究平面镜成像有哪些特点？
学生观察。
通过实验让学生体验物理的神奇，激起学习的兴趣。同时为后面的探究实验为什么采用玻璃板而不用平时用的镜子做了铺垫。
新课教学（30分钟）
一、平面镜成像的特点
请同学们利用你手中的平面镜找到你的像，当你远离或靠近平面镜时，仔细观察你的像的大小、位置是否变化，如何变化？
根据观察能不能说一说平面镜成像有哪些特点，以小组为单位交流讨论。
1．提出问题
平面镜成像有什么特点呢？
由此引入“平面镜成像特点”的实验探究。
2．猜想与假设
鼓励学生根据生活中的切身体验大胆地进行猜想，说出猜想依据。对于学生的猜想不置可否，然后问他们“你们想知道自己的猜想是否正确？”在学生强烈求知的情绪中进入下一个环节。
说明：由于课堂时间有限，本节重点用实验验证学生提出的以下猜想：
a．像与物到镜面的距离相等。
b．像是“近大远小”的，还是像与物体大小相同。并告诉学生，随着学习的深入将会逐步验证同学们提出的其他猜想。
3．制定计划并设计实验
在设计实验方案。在学生小组交流的过程中主要解决以下问题：
（1）如何确定像的位置？把一支点燃的蜡烛放在玻璃板的前面，再拿另一支未点燃的蜡烛放在成像的位置，直到看上去与像完全重合，这个位置就是像的位置。
（2）怎样判断后面的蜡烛与像已经完全重合？在玻璃板的前面左右改变眼睛的位置，直到从不同位置看起来后面的蜡烛和像完全重合为止。（如果学生课前做好预习，这些问题学生能自己找到答案，并能设计出验证猜想1的实验方案）
（3）实验时，为什么要用玻璃板代替平面镜？教师指导学生亲自动手实验，分别去确定平面镜和玻璃板中像的位置。实验过程中学生会发现，看不到平面镜后面的蜡烛无法知道它是否与像完全重合，所以不用平面镜。而使用玻璃板成像时，可以看到后面的蜡烛是否与像完全重合，所以使用玻璃板。通过此实验可潜移默化地向学生渗透“等效替代法”。
说明：实验分两大部分进行，第一部分探究猜想1，像与物到镜面的距离是否相等，第二部分探究猜想2，像是“近大远小”的，还是像与物体大小相等。
验证猜想1：像与物到镜面的距离是否相等。
4．进行实验，收集证据

图2
如图2，用一块较薄的玻璃板作为平面镜，点燃的蜡烛放在平面镜前，把另一支完全相同，没有点燃的蜡烛放在平面镜的另一侧，使之与像重合，观察物、像到镜面的距离关系和与物的大小关系，改变点燃蜡烛镜面的距离，重做几次试验多次测量，把数据记录在表格里。
（1）学生实验时，教师巡视观察，提供帮助，找到学生实验小组中有代表性的操作，收集实验过程中的问题，为交流和评估环节做准备。
（2）引导学生要多次实验，寻找普遍规律。
（3）利用实物投影展示各学生小组的实验记录和数据，各小组派代表分析数据得出结论，即：像与物到镜面的距离相等。
（4）教师引导学生观察物像连线与玻璃板所在直线，这两条相交的直线有什么位置关系？学生很容易发现平面镜成像的又一特点：物、像的连线跟镜面垂直。
验证猜想2：像是“近大远小”的，还是像与物体大小相同。
学生可利用高度不同的蜡烛分组讨论、设计验证猜想2的实验方案，并进行小组间的方案交流。
学生方案1：把点燃的蜡烛放在离玻璃板远近不同的位置，观察像的大小（此方案教师要给予否定，利用人眼对同一架飞机在高空和跟前的不同视觉感受，说明仅凭眼睛观察来判断像与物的大小关系并不可靠）。
学生方案2：把一根中等高度的蜡烛放在离玻璃板较近的位置，拿另一根较高的蜡烛移到成像的位置处，观察它们能否完全重合，从而验证“近大”是否正确；同理去验证“远小”是否正确。
学生方案3：取两支完全相同的蜡烛，点燃其中一支蜡烛放在离玻璃板远近不同的位置，拿另一支蜡烛移到成像的位置，比较像与后面蜡烛的大小关系。
……
5．分析论证
请两个小组分别将自己的实验数据报上来，通过投影向全班展示，分析蜡烛及蜡烛的像在位置上有什么关系？它们的大小有什么关系？
引导学生分析：像和物的大小相等（纠正学生从日常经验中形成的“人远离平面镜的过程中，人在镜中的像逐渐变小”这一错误看法）；像和物到镜面的距离相等；像与物的连线与镜面垂直。
6．得出结论
平面镜成像特点：（1）像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等；（2）像与物体的大小相等；（3）像与物体的连线与平面镜垂直；（4）平面镜成的是虚像。
利用数学课中有关对称的知识，平面镜成像的规律也可以表述为：平面镜所成的像与物体关于平面镜对称。

拿着平面镜仔细观察远离或靠近平面镜时像的大小、位置的变化。

多数学生会提出离镜子越近像越大，离镜子越远像越小。

学生在交流讨论的基础上明确实验的做法。

学生按要求进行实验。

学生分组展示数据进行交流。

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。
二、平面镜成虚像
问题：对于平面镜的像是靠光,的反射形成的，我们能看见物体，是因为有光射入眼睛，我们能看到物体在平面镜里的成像，成像的光是从哪里来的呢？

图3
如图3，先给出一个发光点S，然后提问学生：
你们知道S能发出多少条光线，方向如何？射到平面镜上的光线有多少条？
选出一条入射光线，并画出它的反射光线，再选出另一条入射光线，并画出它的反射光线。这两条反射光线沿传播方向能否相交？如果人的眼睛正处于这两条光线传播的路径上，会觉得这两条光线是从哪里发出的？并在图上画出一只眼睛。
分析可知：这两条反射光线不能相交。当眼睛正处于反射光线的路径上时，根据光线直进的经验，眼睛会觉得反射光线好像是从它们的反向延长线在镜后的交点S′发出的。边讲边把这两条反射光线用虚线向镜后延长，得交点S′。
结论：S′是S发出的光线经平面镜反射后反射光线延长线的交点。但镜子后面实际上并没有这个发出光线的点，所以S′叫虚像。物体上的每个点在镜子里都有一个像点，所有的像点就组成整个物体的虚像。虚像不是实际光线会聚而成的。

学生观察并思考。

S能向四面八方发出无数条光线，所以射到平面镜的光线有无数条。

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。

三、平面镜的应用
介绍平面镜的发展史。
平静的水面，抛光的金属面，都具有平面镜的作用。我国是世界上最早使用平面镜的国家之一。远古时期，人们就会利用平静的水面作镜子来梳妆打扮。我国大约在四千年前的夏朝，就有了铜镜。在战国时代，铜镜盛行，制作精美，但是，都是贵族妇女才能使用近代发展了利用玻璃制成的平面镜，才能在民间普遍使用了。人们还利用水镜来美化环境。建于宋代的桂林花桥就是利用平静的水面造成的“倒像”，使花桥显得更加美丽，使之有“桂林山水甲天下”的美称。
生活中你还在哪些地方见过或知道哪些地方有平面镜？平面镜的作用都有哪些？
归纳起来，平面镜的作用主要就是成像和改变光路。

学生说出自己见过或知道的平面镜，并说明作用。
学生分析潜望镜的原理与应用。

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。
课堂小结（5分钟）
通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。
梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。
培养学生总结归纳的能力。同时也可以帮助学生记忆。