平面鏡成像物理教案
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一、教學目標
1．在物理知識方面要求．
(1)掌握光的反射定律，會用光的反射定律解釋有關的現象；
(3)應用平面鏡成像的規律解決一些簡單的物理問題．
2．通過演示實驗，概括出平面鏡成像的特點，應用光的反射定律推導出平面鏡成像的特點．培養學生的觀察、概括能力，通過相關物理量變化規律的學習，培養分析、推理能力．
3．通過簡單的物理問題的解決使學生理解解決物理問題的基本原理和基本方法，如何建立已知與未知和所求之間的關系．從而加深物理方法的學習．
二、重點、難點分析
1．重點是使學生掌握平面鏡成像的原理及推導過程．平面鏡成像的特點是解決平面鏡問題的關鍵．平面鏡成像是虛像，學生作圖時要注意用虛線；平面鏡成像，其像和物關于平面鏡對稱的含義是像正立且與物等大．
2．教學難點之一是如何澄清學生頭腦中“像”的概念．要突破這一點就要讓學生清楚物理中像的準確定義，生活中像、影、相又指的是什么意思．嚴格區分教學中的相似與物理的“相似”有什么不同．
3．教學中的另一個難點是如何應用平面鏡成像的特點解決實際問題．最關鍵的是要抓住最簡單、最基本的方法．
三、教具
1．平面玻璃，蠟燭兩只(完全相同)，火柴，大白紙一張(8開或更大一些)，直角三角板，鉛筆．
2．教學用直角三角板、直尺
四、主要教學過程
(一)引入新課
光的反射現象和平面鏡在初中物理中已經學到一些知識，今天我們來進一步研究．光的反射現象處處可見，平面鏡也是日常生活中常見的物品，它們有什么特性呢？
(二)教學過程設計
1．光線和光束．
光線是利用光的直線傳播而從光束中抽象出來的概念．物體發出的光束，用一條帶箭頭的直線來表示光的傳播方向——光線．光線是光束的抽象結果，實際是不存在的，而光束是客觀存在的．在畫光線時注意光的傳播方式用直線表示，要用實線，而光的傳播方向箭頭一般標在直線段的中央部分．光束可分為平行光束、發散光束、會聚光束三種情況．
2．光線傳播到兩種介質的分界面所發生的現象：反射和折射現象可能同時發生，也可能只發生反射現象，但有折射現象的同時一定有反射現象，只是反射現象有時極不明顯而不考慮．通過作圖介紹入射點、法線、入射光線、反射光線、入射角和反射角的概念．光在介質中傳播時會有能量損失(被吸收)．光在兩種介質界面上發生反射或折射時也要有能量損失．
3．光的反射定律．
(1)(三線共面)．反射光線在入射光線和法線所決定的平面內；(因果關系要注意)
(2)(法線居中)反射光線跟入射光線分別位于法線的兩側；
(3)(兩角相等)反射角等于入射角．(因果關系)．
4．鏡面反射和漫反射．
(1)鏡面反射：能成虛像的反射，入射光線是有規律的，反射光線仍遵從一定規律進行排序．
(2)漫反射：入射光線是有規律的，而反射光線是無序的，不能成虛像的反射，但每一條光線都遵從光的反射定律，漫反射是由于兩介質的界面不光滑平整而造成的．
5．平面鏡成像．
演示在白紙中央用直尺畫一條直線，然后平放在水平桌面上，在直線的一側點一個點A，將平面玻璃垂直于紙面且與紙上直線重合放置，將一支蠟燭點燃豎直放在A處，在A點這側看點燃蠟燭的像．將另一支未點燃的蠟燭放在直線(平面玻璃)的另一側，緩慢移動直至未點燃的蠟燭與點燃的蠟燭的像重合，好像未點燃蠟燭也燃燒起來一樣．在紙上記下未點燃蠟燭的位置．在同學們都看清楚的前提下，將點燃的蠟燭熄滅．讓同學討論看到的現象，總結平面鏡成像的特點．
(1)像：由物發出(或反射)的光線經光具作用為會聚的光線(或發散的光線)所形成的跟原物“相似”的圖景．這里的“相似”一詞與數學的相似含義不完全相同，數學中的相似是指對應處成相同的比例，而這里的“相似”有時不同對應處比例不同．例如哈哈鏡中人的像與人相比相差很大，但仍認為是人的像．
(2)實像：是由實際光線會聚而形成．可用眼直接觀察，可在光屏上顯示，具有能量到達的地方．
(3)虛像：是實際光線的反向延長線會聚而形成，不可在光屏上顯示，只能用眼睛直接觀察．
關于像的概念讓學生一定要很清楚，特別是要區分生活中的“像”的概念．
A．像片是物而不是“像”，畫像和像片具有相同的含義．
B．照相，實質上是取得一個與人“相似”的一幅畫片，只不過不是用筆畫，而是通過成像的原理制作就是了．照“相”與長“相”具有相同的含義．
C．“看電影”也有人誤認為是“看電像”，在初中就學過像的概念．但人們在電影院看電影是要看銀幕上的圖景，銀幕上的圖景對于底片(拷貝)來說是像的位置，像呈現在銀幕上，作為物被眼晴看到，若真看“像”應眼睛向著放映機看，那是不可能的．
D．“成像是客觀的，觀像是有范圍的”．若電影院銀幕處未放銀幕，放影機放影時，拷貝上的像仍呈在放銀幕處．戴近視鏡的同學看到的并不是真實的物，而是這些物正立縮小的虛像．
(4)平面鏡成像．
A．平面鏡對光的作用，只改變光的傳播方向，不改變光束的性質．即平行光束經平面鏡反射仍為平行光束．發散(會聚)光束經平面鏡反射仍為發散(會聚)光束．
B．平面鏡成像為虛像，作圖時用虛線表示．
C．(將演示實驗中的白紙呈現給學生，通過作圖，測量得出)像點和物點關于平面鏡呈面對稱．
6．平面鏡的應用．
(1)平面鏡控制光路．
例1已知入射光線及平面鏡的位置，控制反射光線．一束光線與水平成40°角射來，欲使光線沿水平方向傳播，所放平面鏡與水平面成____角．答案：20°或70°．
解析：題目中只要求反射光線水平，一定要注意可能出現兩種情況．一種是入射光線與反射光線之間的夾角是40°，一種是入射線與反射光線之間的夾角是140°．
例2證明：若入射光線的方向不變，將平面鏡繞入射點轉動θ角，則反射光線的方向轉動2θ角．
證明：因為平面鏡轉動θ角，則法線轉動θ角，當入射光線不變時，則入射角增加(或減少)θ角，由光的反射定律可知反射光線與法線的夾角也增加(或減少)θ角，則反射光線與入射光線之間的夾角增加(或減少)2θ角，即反射光線轉動的角度為2θ角．
若上題改為若入射光線的方向不變，平面鏡繞入射點以角速度ω勻
(2)平面鏡成像的觀察．
例3一人站在湖邊塔樓頂上觀察空中的氣球，已知樓頂離湖面高為H，人高不計．他看空中靜止的氣球時，仰角為30°．他看水中氣球的虛像時，俯角是60°，問氣球靜止在湖面上方，離湖面多高？答案：2H．
解析：幾何光學的突出特點是幾何作圖．此題作圖的技巧是：先畫一條水平線(在塔樓頂上)AB．A為塔樓頂端，過A點做AS直線且∠SAB=30°．過A點作垂直于AS的直線(用虛線)AS′，且SS′直線(用虛線)要垂直于AB．SS′直線交AB于C點．找到SS′直線的中點O，過O點作SS′的垂線MN，MN交AS′于D點，用實線連接AD，DS，且標明AS、AD、DC的光線箭頭．如圖所示，注意箭頭方向不要畫反．A點為觀察者．過A點作MN的垂線交MN于E點．AE即為塔樓高，S′為氣球S的像．SO即為所求h．
解得：h=2H．
例4圖2中AB表示一直立的平面鏡，P1P2是水平放置的米尺(有刻度的一面朝著平面鏡)，MN是屏，三者相互平行，屏MN上的ab表示一條豎直的縫(即a、b之間是透光的)．某人眼睛緊貼米尺上的小孔S(其位置見圖)，可通過平面鏡看到米尺的一部分刻度．試在本題的圖上用三角板作圖求出可看到的部位，并依次寫出作圖的步驟．
解析：
圖3作圖步驟：
①作S點對AB的對稱點S′，S′就是S的像點．
②連接S、a并延長，與AB交于C點．
③連接S′、C并延長，與P1P2交于一點，此點就是可看到部位的左端．
④連接S′、b并延長，與P1P2交于一點，此點就是可看到部位的右端．上述順序也可以是②①③④或①④②③．
圖4作圖步驟：
①分別作P1P2、Ma、bN對于AB的對稱線P′1P′2、M′a′、b′N′，則P′1P′2就是P1P2對于平面鏡AB的像，M′N′是MN對于平面鏡AB的像．
②連接S、a并延長，與P′1P′2交于一點，并作該點對于AB的對稱點，此對稱點在P1P2上，是可看到部位的左端．
③連接S、b′并延長，與P′1P′2交于一點，作該點對于AB的對稱點，此對稱點也在P1P2上，是可看到部位的右端．上述順序也可以是①③②．
(3)平面鏡與運動學的綜合應用．
例題略．
(三)課堂小結
1．平面鏡是一個非常重要的光學元件，在生活中應用也很廣，這部分光學知識為將來的學習打下了基礎．
2．幾何光學的學習要突出幾何作圖，同學們應嚴格按照規范化的作圖格式進行訓練，緊緊抓住平面鏡成像特點進行思考問題．
五、教學說明
1．將演示實驗改為分組實驗，效果會更好．但要掌握好教學時間．
2．關于平面鏡應用的問題可加一節習題課專門討論，對學生的學習會有很大的幫助．作圖的過程敘述清楚，還可讓學生交流作法，談作圖在解題中的重要性．
3．像的客觀性和觀像的主觀性要嚴格區分．在教學過程中，澄清學生頭腦中一些不正確、不完善的概念是非常必要的．這也是學生學好物理的關鍵所在．
