初中物理人教版八年级上册第3节 平面镜成像教学设计

这是一份初中物理人教版八年级上册第3节 平面镜成像教学设计，共10页。
《平面镜成像》是九年制义务教育八年级上册第二章第三节的内容，是初中新课程光学很重要的内容，目的是通过让学生经平面镜实际操作活动发展学生的科学探究观念，激发学生学习兴趣。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。
教材在这部分知识上，突出了以下几点：(1)突出自主探究。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。(2)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。根据课堂教学需要，利用百度搜索在中小学教程网找到《平面镜成像》的相关视频，课堂上让学生观看视频，给学生视觉上的直观感受。用百度图片网上搜索下载《平面镜成像》的图片，做成PPT课堂给同学们演示，给学生视觉上的直观感受。用百度在中教网搜索《平面镜成像》的实验，然后简化学生能直观理解的实验，让同学们对《平面镜成像》有切身体验。
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。初二的学生初学物理，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。比如：有些同学理解接受能力较差，需要老师在实验过程中给予一些指导和帮助；个别同学自制力较差，喜欢上课开小差，需要老师给予一些关注，防止他们注意力分散。而有些同学则思维活跃、动手能力很强，可以让他们带动一些物理基础较差的同学更好地参与实验。对于本节课的学习，学生已经具备了一定的知识和经验：(1)知道光的直线传播规律和光的反射规律。(2)了解生活中镜子、玻璃、水面都可以成像等现象。考虑到初二学生的认知能力和心理特点，导入新课时，可以播放一段生动有趣的动画，以求更好地调动学生学习的热情；在实验探究过程中，要注意引导，以期探究步步深入。
三维目标
知识与技能
1．了解虚像的概念。
2．认识平面镜成像的特点。
3．知道平面镜在日常生活中的应用。
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。
3．通过幽默短片和小游戏，加深对知识点的理解。
情感、态度与价值观
1．在探究“平面镜成像特点”的实验中，让学生领略物理现象的美妙与和谐，获得“发现”成功的喜悦。
2．敢于发表自己的见解，初步形成与他人交流合作的意识。
教学重点
1．利用实验现象探究平面镜成像的特点。
2．平面镜成像原理。
教学难点
1．平面镜成像作图。
2．虚像的概念。
课时安排
1课时
课前准备
演示用：多媒体平台、镀膜玻璃板、大烧杯、量筒、足量的染色水、蜡烛一支、火柴。
学生分组用：玻璃板、两支等长的蜡烛、火柴、白纸一张、平面镜。
eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))
导入新课
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(情景导入))
多媒体出示猴子捞月亮的情景，学生欣赏并思考问题：猴子为什么没有捞上月亮？
学生不必要马上回答此问题。引出课题平面镜成像。拿几个生活中常用的镜子让学生观察，可以看到它们的表面都是平的。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”物体叫做像。
再让学生观察自己在平面镜中的像，并提出一些问题让学生思考：当你改变与平面镜间的距离时，像怎样变化？像的大小与物体的大小有怎样的关系？像的大小与平面镜的大小有关系吗？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。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(实验导入))
【演示】“水中”不灭的蜡烛
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”。请学生上台来将玻璃板后的蜡烛熄灭，提示“水能灭火”。当量筒内装满水后，蜡烛仍能燃烧。
引出“物”与“像”的概念。引导学生联系生活实际，知道平时的“照镜子”在物理学中称为“平面镜成像”。
说明：本实验主要有两个目的，一是激趣，二是为“虚像”作个埋伏。
预测：同学们会感到无比惊奇，可以极大地调动学习的积极性。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(故事导入))
魔镜之谜
上海博物馆里陈列着一个奇怪的青铜古镜，它是西汉时期制造的。这面用青铜铸造的圆镜，正面异常光滑，可以照人，背面有一些精细的花纹，并刻有“见日之光天下大明”八个字。
当你把它的正面放在阳光下照时，它不像一般镜子那样，只在墙上反射出一个明亮的圆面，而是将镜背面的花纹、字样也反射到墙上。好像光线可以透过青铜镜，达到镜背面似的。青铜明明是不透明的，可在阳光下看见的古镜好像变得透明了，这是多么反常啊！因此人们把它叫做“魔镜”。“魔镜”为什么会出现这种奇怪的现象呢？
科学家们经过各种研究，发现镜子的正面看起来很平滑，其实有微小的起伏图案。因此图案与镜背图案一一对应。当光照在镜面上产生反射时，反射光线就按镜面上起伏的图案映在墙上了，看起来好像是镜背面的图案和字样。
本节课将具体研究平面镜成像的奥秘。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(谜语导入))
老师先请同学来猜个谜语。(展示小黑板上的谜面)
“有一物，真奇怪；你笑它也笑，你哭它也哭；你恼它也恼，你动它也动，你静它也静。”(打一物)
学生猜出谜底：镜子。教师出示平面镜。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”物体叫做像。引出课题：平面镜成像。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(游戏导入))
以师生互动游戏引入：教师和学生面对面站立，教师伸左臂的同时学生要伸右臂，教师伸右臂的同时学生伸左臂；教师向学生迈进一步的同时学生也要向教师迈进一步，教师向后退一步的同时学生也要远离教师退一步；动作错误的学生被淘汰。进而引导学生思考并提出一些他们感兴趣的问题，例如：
(1)游戏中的教师和学生的动作有什么规律？
(2)游戏中的情境在生活中是否出现过？
学生回答后引出新课。
推进新课
一、平面镜成像的特点
方案一：1.让学生阅读课本中的探究并说明探究活动的目的和做法。
器材：玻璃板、两支等长的蜡烛、火柴、白纸一张
目的：(1)研究物体在平面镜中所成的像和物体有什么关系。(2)研究像到镜面的距离与物体到镜面的距离有什么关系。
步骤：
①像下图那样，将一张8开的白纸铺在水平桌面上，中间画一道竖线和一道横线，把竖立玻璃板放在横线上，竖立在白纸上。
探究平面镜成像的装置
②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。
③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。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。
④在白纸上画出玻璃板的位置，移开玻璃板，用刻度尺画实直线，把每次实验中两支蜡烛位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录并比较它们的大小，再用量角器测量，看它们是否与镜面垂直。
⑤把测量结果填入下表中。
注：像找到时，让学生用光屏呈接，看像是否能呈现在光屏上。
设计意图：学生通过动手实验，自己进行分析总结，既有利于知识的学习，也有利于能力的培养。
2．在实验基础上得出成像特点
引导学生根据实验结果回答：①平面镜中的像与物体大小是否相同？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？
答：①平面镜中的像与物体大小相同。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，因两支蜡烛到玻璃板的距离相等。
实验结论：
①像和物体的大小相等。
②像和物体到镜面的距离相等。
③像和物体的连线垂直于镜面。
④平面镜成的像是虚像。
注：此图解释虚像的原因。
得出虚像不能用光屏呈接。
方案二：
活动引入：学生照镜子，观察自己在靠近或远离平面镜时，像的大小、位置有没有发生变化，发生了怎样的变化？
设计意图：为学生猜想平面镜成像的特点提供形象、直观的感性认识。
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。对于学生的猜想可不置可否，然后问他们“你们想知道自己的猜想是否正确吗？”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。
c．制定计划并设计实验：
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
①设计实验：(在课前预习的基础上)教师组织学生分组讨论、设计验证猜想1的实验方案，最后选出小组代表说明自己的想法与计划安排。要求说出所选器材，选择原因，器材的组装方式，具体计划安排。教师针对交流中暴露出的问题加以修正，并梳理学生的设计，筛选出最合理的探究方案。这样有利于学生更好地掌握实验方法，并从中初步学会如何设计实验方案。在学生小组交流的过程中主要解决以下问题：
A．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。
B．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)
C．实验时，为什么要用玻璃板代替平面镜？(这个问题提出后，多数学生茫然，他们急切地想知道答案)解决方法：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“替代法”。
②进行实验，收集证据：
A．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。
B．引导学生要多次实验，寻找普遍规律。
C．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。
D．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。
说明：探究是本册教材的特点，但我们在课堂中的这种探究与科学家进行的探索研究有着本质的区别，它有一定的时间性和目的性，所以需要有教师引领同学按照步骤进行，但它绝不同于过去的学生实验，在探究过程中学生可尽情地发挥自己的聪明才智，真正掌握了学习的主动权。同时，通过本次探究的练习使学生更熟练地掌握了探究的一般过程，更熟悉于这种学习方式。
验证猜想2：像是“近大远小”的，还是像与物体大小相同。
1．设计实验：学生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。……(出示课件：展示梳理后的设计方案)
2．进行实验，收集证据：
各小组采用不同的方案进行实验，并派学生代表表述观察到的实验现象，从而得出“像和物的大小相同，与物体到镜面的距离无关”的结论。
说明：通过这一环节的设计，可以更好地锻炼学生的表达、交流、合作能力，培养团结与合作精神。
把测量结果填入下表中
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？解释书中的图，让学生了解书中的光路是如何画出来的。
1．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？
点评：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。
2．解释选出一条入射光线，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：①这两条反射光线不能相交。
②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：
①S′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。
②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。
三、平面镜应用
1．介绍平面镜发展史
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。
2．平面镜应用
(1)成像
平面镜成像在日常生活中应用甚广，教师引导，学生举例。
(2)改变光路
向学生展示潜望镜，给学生体验时间，利用多媒体课件展示潜望镜光路图。

图甲 潜望镜 乙 潜水艇上的潜望
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(同步训练))
1．平面镜成像的大小决定于( )。
A．平面镜的大小
B．物体离平面镜的距离
C．物体本身的大小
D．与以上三种因素都有关系
答案：C
2．一人身高1.8 m，站在水池旁边，已知池水深2 m，水面离岸的高度为1.5 m，则他在水中的像高为( )；他头顶的像到水面的距离为( )。
A．1.8 m B．2 m C．3.3 m D．3.5 m
答案：A C
3．如图所示是四位同学画出的物体abc在平面镜中的像。其中正确的是( )。
答案：C
4．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
答案：B
5．小轿车前的挡风玻璃不竖直安装的主要原因是( )。
A．避免噪声
B．尽可能避免因为平面镜成像而造成不安全因素
C．为了造型美观
D．防止挡风玻璃震碎
答案：B
6．从平面镜中看到一台石英钟指针的位置如图所示，此刻石英钟的实际读数是( )。
A．2∶25 B．2∶35 C．9∶25 D．9∶35
答案：C
方法一：把图翻过来，从纸的背面看图，此时的读数就是时钟的正常时间值；方法二：用12：00减去所看到的数值，即为时钟的正常时间值，若用12：00减去所看到数值差为负数时，则换用24：00来减。
7．某同学在做平面镜成像特点实验时，将一块玻璃板竖直架在一直尺的上面，再取两段等长的蜡烛A和B，一前一后竖放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛A，用眼睛进行观察，如图所示。在此实验中：
(1)直尺的作用是便于比较物与像________的关系；
(2)两段等长的蜡烛是为了比较物与像的________关系；
(3)移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上________接收到蜡烛A的烛焰的像(填“能”或 “不能”)，这说明平面镜成的是________像。
答案：(1)到平面镜的距离 (2)大小 (3)不能 虚
8．请利用平面镜成像规律，在图中画出AB在平面镜中的像。
答案：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′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像，如图所示：
规律总结：平面镜成像的特点：
(1)成虚像；
(2)像和物体的大小相等；
(3)像和物体到镜面的距离相等；
(4)像和物体左右相反；
(5)像与物的连线与镜面垂直。
总的来说就是物体与平面镜上成的像关于镜面对称。
平面镜中的像是由光的反射光线的延长线的交点形成的，所以平面镜中的像是虚像。像与物体等大，距离相等。像和物体的大小相等。所以像和物体对镜面来说是对称的。
eq \(\s\up7(),\s\d5(板书设计))
第3节 平面镜成像
活动与探究
如图所示，PQ是墙，MD是一个平面镜。画图说明眼睛E在平面镜中能看到的墙的范围。
解：如图所示，画出从平面镜的上、下端反射进眼睛的光线ME和DE，根据反射定律，分别画出这两条反射光线的入射光线AM和BD，A、B就是眼睛能从平面镜中看到的墙的最上端和最下端，AB这段墙就是眼睛从平面镜中能看到的范围。见下图：
eq \(\s\up7(),\s\d5(备课资料))
【小制作】魔术箱
演示：上课前，老师先给大家表演一个小魔术，(出示魔箱，如下图)经过观察，大家发现箱子里面空空如也。现在老师向一位同学借一样东西：一元硬币！通过箱子顶部的开口处把钱投入，仔细观察！箱子里依然空无一物，一元钱不见了！它到哪里去了呢？这只箱子的魔力来自何处呢？其实在于它的里面有一块镜子(把平面镜从魔术箱中取出，出示给学生看)，但为什么有了一块镜子后会有这样的魔力呢？学习了平面镜以后，也许你就会弄清其中的奥秘，并且把丢失的钱找回来了。
以下是魔术箱的制作方法：
器材：平面镜、纸盒、白黑方格纸、双面胶、剪刀
制作：如图，把箱子的一个侧面剪去，在箱子中放置一块平面镜(与底面成45度角，并与箱子的两侧对角线重合)，在箱子的底面和侧面贴上方格纸，在箱子的顶开一个小口。(要反复移动方格纸的位置，使人从外面看觉得是一整个空盒子，再用双面胶贴好纸。)
实验方法：把箱子开口正对学生，物体从箱子的顶部开口处放入。
原理：平面镜成像，能扩大视野，使人看到箱子好像是空的。
潜望镜和万花筒
古代，我国的一些深山古庙的屋檐下，常常倾斜地挂着一面青铜大镜。当有人从山下的小路走上来时，庙里的老和尚便能自动走出庙门来迎接。如果有歹徒前来捣乱，不等歹徒登上庙门，老和尚就会躲避得无影无踪。
翻开公元前二世纪我国的《淮南万毕术》一书，就明白其中的秘密了。书中说：“取大镜高悬，置水盆于其下，则见四邻矣。”原来，老和尚在庙门内的地上放了一盆水，正好对着镜子，看到水面映出的像，便知庙外的情况了。这就是古代的潜望镜。
现代潜望镜有着广泛的用途。潜水艇潜入水中，艇里的观察员要靠潜望镜观察水面上的情况；坦克兵隐蔽在坦克中，要利用潜望镜观察战场上的敌情；火箭发射场里，科学家利用潜望镜在地下室观察火箭的发射；在进行原子物理实验时，科技工作者则利用潜望镜隔着厚厚的保护墙来观察有放射性危害的实验场……
简易潜望镜是由装在管中的两块平面镜组成的，两面镜子相互平行。远处物体射向第一块平面镜的光线，经反射后，投射到第二块平面镜上，再经第二块平面镜反射进入观察者的眼睛。观察者看到的是经过两次反射的像。
为了更清晰地看清像，现代的潜望镜已经把反射光线的两块平面镜改成两块直角棱镜了(如图)。这是因为平面镜不能百分之百地反射光，有损失，使反射光变弱，而全反射棱镜可以减少光反射时的损失，使所成的像看起来更清楚。
万花筒也是利用平面镜成像制作的。
物体在一面镜子前可以照出一个像。如果你站在两面镜子中间，就可以照出许许多多的像。物体在平面镜间由于多次反射所形成的像叫做复像。复像也有用处呢！
找两面镜子，一面水平放在桌上，一面竖直放在桌上，拼成一个垂直的角。在这两面镜子当中放一小块纸片，看！四张纸片出现了3个像。如果把两面镜子拼成比直角小的60°角，一块纸片就能“变”成6个纸片——原来的纸片加上5个像。
利用这个原理，可以制成万花筒。万花筒里是用三块大小一样的平面镜拼成的一个三角棱柱，在棱柱底部，几块彩色碎玻璃片夹在两块圆玻璃之间。每块碎玻璃片在三面镜子中形成5个像，这些像互相对称，便组成了美丽的图案。
万花筒不只是个玩具，它还是设计师的助手呢：万花筒里可以变出许多种美丽的图形，纺织印染厂的设计师在设计花布的图案时，常常采用万花筒里艳丽夺目的图形呢！
蜡烛到平面镜的距离
蜡烛的像到平面镜的距离
物体与像大小的关系
物体与像的连线与平面镜的关系
第一次
第二次
第三次
蜡烛到平面镜的距离
蜡烛的像到平面镜的距离
物体与像大小的关系
物体与像的连线与平面镜的关系
第一次
第二次
第三次