23平面镜成像.docx

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23平面镜成像

2．3平面镜成像

●教学目标

一、知识目标

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．

4．初步了解凸面镜和凹面镜及其应用．

二、能力目标

1．经历“平面镜成像特点”的探究，学习对实验过程中信息的记录．

2．观察实验现象，感知虚像的含意．

3．通过观察感知球平镜对光线的作用．

三、德育目标

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．培养实事求是的科学态度．

3．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．

●教学重点

1．平面镜成像的特点．

2．球面镜的光学性质．

●教学难点

1．虚像的概念．

2．球面镜的应用．

●教学方法

探究法、实验分析法．

●教学用具

演示用：

平面镜（大小形状各不同）、口径相同的平面镜和凸透镜、投影片、凹镜、凸镜、激光演示器．

学生用：

玻璃板、相同的蜡烛两支、火柴、夹子两个、8K白纸一张、图钉、透明胶条、小平面镜．

●课时安排

1课时

●教学过程

一、创设物理情境，引入新课

教师拿几个生活中常用的镜子让学生观察，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”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，使学生对平面镜成像有一个感性认识，为学习本节的内容奠定基础．

二、新课教学

（一）平面镜成像的特点

［探究］平面镜成像的特点

1．向学生示范并说明探究活动的目的和做法．

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．

做法：

边示范边讲解．

①像下图那样，将一张8开的白纸用图钉或透明胶条固定在水平桌面上，用两个夹子夹住一玻璃板，竖立在白纸上．

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的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录下来并比较它们的大小，再用量角器测量看它们是否与镜面垂直．

⑤把测量结果填写下表中．

蜡烛到平面镜的距离

蜡烛的像到平面镜的距离

第一次

第二次

第三次

2．学生分组实验

以上把教材图2.3—1的演示实验再改为学生实验，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．

3．在实验基础上得出成像特点

引导学生根据实验结果回答：

［师］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？

［生］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．

师生共同分析得到平面镜的成像特点：

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．应用知识

［讨论］身高1.6m的人站在穿衣镜前，离镜0.5m，他在镜中的像多高？

像离镜多远？

当他后退0.5m时，像高和像到镜面的距离怎样变化？

［解答］

（1）像高1.6m，像离镜0.5m．

（2）人后退0.5m时，像高不变．像到镜面的距离增加0.5m．

（二）平面镜成像原理

对于平面镜的像是靠光的反射形成的学生并不了解，老师可先给学生设疑，我们能看见物体，是因为有光射入眼睛，我们也能看到物体在平面镜里的成像，成像的光是从哪里来的呢？

然后利用教材图2.3—2分析平面镜成像的原理，边板画边讲授，进行解疑，这样既巩固了反射定律，又培养了学生研究新问题的能力．具体做法可按下面步骤进行：

1．在黑板上画出平面镜，先给出一个发光点S．然后提问学生：

［师］①S能发出多少条光线，方向如何？

②射到平面镜上的光线有多少条？

［生］①S能向四面八方发出无数条光线．

②射到平面镜的光线有无数条．

2．让学生选出一条入射光线，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．

3．老师提出启发问题：

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．

师生共同分析得：

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S1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′．

4．教师指导学生看课本图2.3—2随即指出

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S1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．

紧接着教师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来作镜子来梳妆打扮．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．我国大约在四千年前的夏王时代，就有了铜镜．在战国时代，铜镜盛行，制作精美，但是，多是贵族妇女才能使用．近代发展了利用玻璃制成平面镜，才能在民间普遍使用了．

思考题：

岸边的树木和房屋等在水中的像看上去都是倒立的，为什么？

教师要引导学生明确以下几点：

①平静的水面可看做一个平面镜，它可以成虚像．②对物体上的每一点来说，它在水中所成的像点都与物点“等距”．③由于树木和房屋上的各点与水平面距离不同，越接近水平的点，所成的像也距水面越近，所以各点组成的像从水面上看就是倒立的了．

（三）平面镜的应用

1．平面镜成像不仅用于日常生活，也在其他方面应用甚广．

［师］同学们想一下哪些地方用到平面镜？

［生甲］练功房里，演员用它来观察自己的姿势和动作．

［生乙］牙科医生用小平面镜来观察患者的病牙？

［生丙］潜水艇下潜后，艇内的人员通过潜望镜来观察水面上的情况．

2．改变光线的传播方向

（1）讲一段故事：

公元前215～212年间，罗马人大举入侵希腊，派出一支船队，满载精兵，准备攻打阿基米德的家乡——叙拉古城，面临来势凶猛的强敌，阿基米德求见国王，献出破敌妙计，他动员全乡的妇女和守城的人在海岸边列队．每人各执一面平面镜，把太阳光集中向罗马战船反射，不一会，罗马战船上的士兵被照得头晕目眩，丧失战斗力被迫而退．阿基米德利用平面镜把光反射的原理，击退了敌人，拯救了他的家乡．

（2）教师画一个潜望镜示意图，如图甲所示

如图甲那样在筒子的上下拐角处各安装一块平面镜，两块平面镜互相平行，都跟水平方向成45°，这样就做成最简单的潜望镜．

（四）凸面镜和凹面镜

1．球面镜

反射面是球面的一部分的镜子叫球面镜．

2．球面镜的分类

a．用球面的内表面作反射面的叫凹面镜．

b．用球面的外表面作反射面的叫凸面镜．

3．凹面镜的性质及作用

a．凹面镜的性质

［演示实验1］用氦氖激光器平行射向凹面镜．

［现象］反射光会聚在一点上．

师生共同分析得出结论：

凹面镜能把射向它的平行光线会聚在焦点上．

［师］我们知道反射时光路是可逆的，平行光经凹面镜后能会聚在焦点上，那么，如果把光源放在凹面镜的焦点上，光源发出的光经凹面镜后是否平行射出呢？

［生］我们猜想光应平行射出．

［师］我们不能靠猜测来下结论，我们还是用实验验证一下．

［演示实验2］把光源放在凹面镜的焦点上

［现象］光源发出的光经凹面镜后成平行光．

师生共同分析得出结论：

如果把光源放在凹面镜的焦点上，光源发出的光经凹面镜后将成为平行光．

b．凹面镜的应用

①根据凹面镜会聚光的性质，可以制作太阳灶、太阳炉，天文学家们用凹面镜作大型反射式望远镜，还有耳鼻喉科医生用凹面镜会聚光观察耳道情况等．

［师］十一届亚运会的火种，是藏族初二学生达娃央宗，在青藏高原上，利用射入凹面镜的太阳平行光，反射后会聚在焦点的性质，把火炬点燃而取得的．

②根据从焦点射向凹面镜的光线，反射后成平行光的性质，手电筒、汽车头灯、军事上的探照灯等用凹镜作反射面，其作用就是使放在焦点附近的灯泡发出的光向同一方向近似平行地射击，使光束集中，亮度大，照射的距离远．

③凸面镜的性质及作用

a．［演示实验3］用氦氖激光器演示平行光入射凸面镜．

［现象］平行光线经凸面镜后变得发散．

师生共同分析得出结论：

平行光线经凸面镜后发散．

b．让学生手拿一个凸面镜，观察自己的像．

［师］像是放大的还是缩小的．

［生］凸面镜所成的像是缩小的．

c．相同口径的平面镜和凸面镜哪个视野大？

［演示实验4］

1．如图所示，用两张黑纸各剪去一个等大的圆孔，分别粘在凸镜和平面镜上．

2．把凸面镜和平面镜放在离学生距离相等的位置上，让学生向两个镜中观察，比较从两个镜中看到的范围的哪个大，哪个小？

［生］口径相同的凸面镜视野比平面镜的大．

d．凸面镜的应用

汽车上的观后镜、马路拐弯处的镜子以及香港汇丰银行大楼上的月光镜都是凸面镜，其目的是扩大视野．

三、知识小结

通过本节课的学习主要学习了以下几个问题：

1．平面镜的成像特点和成像原理．

2．平面镜的应用：

成像和改变传播的方向．

3．球面镜的分类．

4．球面镜的性质及应用．

四、布置作业

1．复习本节课文．

2．P45动手动脑学物理①②③④．

3．预习第四节“光的折射”．

五、板书设计

一、平面镜成像

1．特点

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．

2．原理

像是反射光线反向延长线的交点，是虚像．

二、平面镜的应用

1．成像．

2．改变光路．

三、球面镜

1．定义

反射面是球面的一部分的镜子．

2．分类

凹面镜、凸面镜

3．凹面镜的性质及应用

性质

①凹面镜能使平行光会聚在焦点．

②使焦点发出的光线平行射出．

应用

①太阳灶、太阳炉、内窥镜等．

②探照灯、手电筒、汽车头灯等．

4．凸面镜的性质及应用

性质

凸面镜能使平行光线发散．

应用

凸面镜可以扩大视野，如汽车上的观后镜．

六、课后练习

1．一平面镜与水平桌面成45°角固定在水平桌面如图所示，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去，则小球在平面镜里的像

A．以1m/s的速度，做竖直向上的运动

B．以1m/s的速度，做竖直向下的运动

C．以2m/s的速度，做竖直向上的运动

D．以2m/s的速度，做竖直向下的运动

2．下列说法中正确的是

A．汽车的车头灯是用平面镜

B．汽车的观后镜是用凸面镜

C．太阳灶用的是凸面镜

D．牙科医生用来观察患者不易看到的部位的镜是用凹面镜

3．关于平面镜成像，下列说法正确的是

A．比平面镜大的物体，不能在镜中成完整的像

B．平面镜所成的像一定是虚像

C．在平面镜后面的物体，会遮挡平面镜成像

D．平面镜成的像可能是虚像，也可能是实像

4．太阳光与水平方向成40°角，要使太阳光经平面镜反射，反射光沿水平方向传播，则平面镜与水平方向所成的角度（锐角）是

A．20°或40°B．40°或70°

C．20°或70°D．只能20°

5．一束光线垂直入射到平面镜上，要想使反射光线从原来位置偏转60°，可采用下列哪种方法

A．将平面镜顺时针转60°

B．将平面镜顺时针转30°

C．将入射光线远离法线偏转30°

D．将入射光线远离法线偏转60°

6．座钟钟面正对平面镜，在镜里见到的指针位置如图所示，则座钟实际指的时刻是

A．10点45分

B．1点15分

C．7点15分

D．7点45分

7．儿童乐园里的哈哈镜表面呈波浪形，使人像变形，会人发笑，那么

A．表面凸的部分把人像拉长了

B．表面凸的部分把人像变短长

C．表面凹的部分把人像拉长了

D．表面凹的部分把人像变短了

8．如图所示，点光源S发出的哪一条光线经平面镜反射后经过A点？

9．身高1.70m的人站在竖直放置的平面镜前，要想看到自己的全身像，平面镜最少应多长，对平面镜的悬挂有何要求．

10．如图所示，两个相互垂直的平面镜，一条光线射入，试完成光路图．证明射出光线与射入光线平行，方向相反．

［参考答案］

1．答案：

B

解析：

由平面镜成像特点知像物连线与镜面垂直，且它们到镜面的距离相等，当小球以1m/s的速度沿桌面由①位置运动到②位置时，分别作出小球在两个位置所成的像

和

，说明像由

位置运动到了

位置，且由图可以看出

到

的距离与①到②的距离相等，故像在竖直向下运动，且速度大小与球运动速度相同．

2．B

3．答案：

B

解析：

平面镜成像的关键是物体发出的光（或）反射的光射到平面镜上（即有入射光射到平面镜上），与物体的大小、镜后有无物体无关，故A和C不对，根据平面镜成像特点知，平面镜只能成虚像，故D不正确．

4．C

5．答案：

BD

解析：

A选项将平面镜顺时针转过50°，则反射光线转过120°；B选项将平面镜顺时针转30°，则反射光线转过60°，C选项，将入射光线远离法线偏转30°，反射光线也偏转30°；D选项，将入射光线远离法线偏转60°，反射光线也偏转60°．正确答案为BD．

6．答案：

A

解析：

根据平面镜成像总是“上下一致、前后对应、左右互换”的特点，像与物体左右互换了，再把它互换回来即可，最简便的方法有：

方法1：

逆时针读数法（座钟时针、分针本来是顺时针方向旋转的，“左右互换”后，变成了逆时针方向旋转了．因此，按逆时针读数就很快读出，其实际指的时刻是10点45分．

方法2：

背面透视读数法（平面镜成像左右互换了，由正面看改为从背面透过纸看，从左右又互换回来了，做法是将作图面翻过去，从纸背面透过纸去看座钟，按正常的顺时针方向读数，此时读出实际指的时刻为10点45分．）

方法3：

由数学公式得出，实际时刻等于12点减去平面镜中的钟面指示时刻，即实际时刻=12点-1点15

分=10点45分．

7．BC

8．解析：

如图所示，根据平面镜成像规律，可以确定光源S的像点S′，连接S′A可找到入射点O和过A点的反射光线OA，连接SO，SO即为反射光线OA的入射光线．

9．解析：

如图所示，A、C、B分别表示人的头顶、眼睛和脚的位置．EF为平面镜位置，由平面镜成像特点可确定A′C′B′为ACB的像，因为OC=OC′，所以OC=

CC′，

EO=

A′C′，EF=

A′B′=

AB

EF为平面镜的最小长度，AB为人的身高，这就是镜的长应为人身高的一半．此人身高1.70m，则镜长最小为0.85m．所放位置如图所示，镜的上端E点应在人的头顶和眼睛之间距离的中点位置的高度．（注意：

若平面镜高度挂的不对，就不能看到自己的全身像）．

10．解析：

根据反射定律图解如图所示．

由∠1=∠2（反射定律）

∠6=90°-∠2　∠5=90°-∠1

所以∠5=∠6

因NO1⊥NO2（两镜垂直，法线也垂直）

所以∠2+∠3=90°　∠1+∠4=90°

即∠2+∠3+∠1+∠4=180°

即∠AO1O2+∠O1O2B=180°，AO1为入射光线，O2B为反射光线．

即AO1∥O2B且反向．

●备课资料

1．当你站在角镜前时，你的像有多少个？

在火车上的盥洗间，有两面镜子相对平行地挂在墙壁上，你照镜子就会看到，你的像不只一个，而是无数多个．

如果这两面镜子间是某一个角度，我们称为角镜，当你站在角镜前，你的像有多少个？

如果角镜的角度为2θ，则像的数目可从下式算出

N=

-1

例如，火车车箱中两面镜子相对平行，则2θ=0°，所以像的数目N为无限多个；当两镜夹角是60°时，像的数目N=［360°÷（2×30°）］-1=5

必须指出，上述公式只是在360°能被2θ整除时才是正确的．当360°不能被2θ整除时，像的数目计算比较复杂，它不仅与两镜夹角相关，还与物体在角镜中所处的位置有关系．

你可用两面小镜作角镜，把铅笔立于其中，改变夹角的铅笔的位置来研究，但要注意，有限的镜子大小，可能使见到的像的数目减少．

在北京官园中国少年儿童活动中心，有一个科技馆，其中有三面镜子组成的角镜，如果你有机会去玩，就可以看到你的像不只一个，而是有好几个，请注意一下：

像的数目与你站的位置有什么关系，这将是一件有意思的事情．

2．镜子小史

古代人类最初是从江河池水中看到自己的形象的，因此曾有过以水为镜的阶段．在江河池水中看像，受自然条件限制，刮风、下雨时水面不平，或水流浑浊就看不清像了．于是从生活经验中发展到用器皿盛水照像，这就是“水镜”．最早是用陶盆盛水来看自己的形象，我国西安半坡村出土的原始文物中，就有用来盛水的陶器．后来有了铜盆，又用铜盆盛水，利用“水镜”只能俯首看像，不能抬头．到了青铜年代．由于铜面能发光，人们便直接用铜面照像由此产生了铜镜．战国时期，由于社会生产关系发生大变革，各种工艺技术发展很快，铜镜制作技术不断提高．铜镜背面多用浅浮雕或镶嵌金银丝，做出各种图案，成为精美的工艺品．青铜镜在我国用了三千多年，直到清朝末年才被玻璃镜代替．

玻璃镜是600多年前威尼斯人发明的．他们首先制作出了平玻璃板，接着发明了在平玻璃板上镀金属，制成了镜子．起初玻璃板上镀的是锡和水银的混合物．水银蒸气有毒，对人有害．现在制镜用的是化学镀银工艺，也有镀铝的．

3．汇丰银行大楼上的日光镜

香港的汇丰银行大楼用日光镜给大楼的办公大厅提供天然照明．在办公大楼外面高50m的空中悬挂着一个由许多块平面镜组成的阵列，它长30m、宽5m，天空射来的太阳光先由这个平面镜阵列反射到办公大厅顶部的凸镜阵列上，凸镜阵列再把太阳光向下反射，照亮大厅，整个系统由电脑控制，随着太阳光方向的改变，反射镜阵列的方向也跟着改变．