第四节跨学科实践：平面镜成像在生活中的应用（表格式教学设计）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

该初中物理教学设计聚焦双平面镜成像规律，通过视力检查室安装两面镜子的情境导入，衔接单平面镜成像知识，引导学生从单一镜面探究走向组合镜面，从静态观察迈向动态规律建构，搭建“观察-实验-总结”的学习支架。 此设计以科学探究为核心，通过控制变量法探究镜面夹角与成像数量关系，渗透模型建构与逻辑推理的科学思维，结合万花筒等跨学科应用实例，提升学生空间想象与探究能力，为教师提供融合多学科的实践教学方案。

第4节 跨学科实践：平面镜成像在生活中的应用（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第4节 跨学科实践：平面镜成像在生活中的应用 教学 目标 物理观念 1、理解光在两面平面镜间发生多次反射形成多个虚像的原理。 2、建构“镜间夹角影响成像数量与分布”的物理模型。 科学思维 1、能通过观察，预测双平面镜成像的基本特点（像的对称性）。 2、经历“控制变量”的探究过程：探究成像个数与镜面夹角之间的定量关系（n=360°/θ - 1 或类似规律）。 3、 发展空间想象能力和逻辑推理能力，尝试画出二次反射成像的光路图 科学探究 1、能提出关于双平面镜成像的可探究的科学问题。 2、能设计简单实验，观察、记录并描述不同夹角下成像的数量和分布特点。 1. 3、能通过分析实验数据，发现成像个数与夹角之间的近似规律。 科学态度 与责任 1、在探究中感受自然现象的奇妙，体验克服困难、发现规律的喜悦。 2、了解双平面镜成像在万花筒、潜望镜优化、光学测量等方面的应用，体会科学知识的技术价值。 教材 分析 本节课是单平面镜成像知识的深度拓展和综合应用。教材中未系统涉及双平面镜成像内容，本实践课作为补充，旨在引导学生从“单一”走向“组合”，从“静态”走向“动态”，探索光学系统的简单复杂性。这是培养学生模型建构、科学推理和跨学科整合能力的绝佳载体。 学情分析 已有基础： 学生已清晰掌握单平面镜成像的四大特点（等大、等距、垂直、虚像），理解虚像概念，并能进行简单光路作图。 潜在困难： 面对多次反射形成的多个像，学生容易混淆。对像的分布规律（数量、位置）缺乏直观认识，空间想象能力面临挑战。 兴趣点与增长点： 学生对万花筒、无限镜像等神奇现象充满好奇。本课利用此兴趣，引导其从定性观察迈向定量探究，培养探究精神和逻辑思维。 教学重点 探究两面平面镜夹角变化对成像数量的影响。 教学难点 对理解多次反射的光路；建立成像数量与夹角之间的数学模型。 教学 器材 多媒体课件（展示双平面镜应用、动画模拟光路）、演示用可调夹角平面镜模型、激光笔、万花筒成品。 学生分组用具（每组）： 两块带支架的小平面镜（夹角可调）、一个彩色小物体（如乐高小人、带颜色的螺帽）、量角器、白纸、笔、学习任务单。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 晶晶去医院检查视力时发现检查室的空间并不大，医务人员为了保证被检查者到视力表有足够远的“距离”，在对面的墙上安装了一面镜子。 思考：要是在镜子对面的墙上再安装一面镜子，是不是检查室的空间可以再小一些呢? 交流思考：要是在镜子对面的墙上再安装一面镜子，是不是检查室的空间可以再小一些呢? 学习新课 一、两块相互平行的平面镜成像 1.器材 电子蜡烛、两块大小相同的方形平面镜、支架、直角三角板。 2.步骤: (1)如右图所示，将电子蜡烛放在水平桌面上，在它的两侧放置两块相互平行的平面镜，使两镜面相对，借助直角三角板使镜面与桌面垂直，并用支架固定好。 (2)点亮电子蜡烛，观察平面镜中的成像情况，并记录下来。 3.分析 平面镜的成像原理是光的反射，平面镜成像时，像与物体大小相等，并且关于镜面对称。 如上图所示，将两块平面镜甲、乙镜面平行相对而立，物体S将分别在两块平面镜中成像，即物体S在平面镜甲中的像是S'，在平面镜乙中的像是S1;像S'相对于平面镜乙又是一个“物体”，在平面镜乙中成像为S2;如此不断地有“物体”出现，所以将在平面镜乙中看到“物体的一串像 S1、S2、…这一串像是由平面镜甲、乙共同经过光的反射形成的。同理在平面镜甲中也会看到无数的像。 4.结论 两块镜面平行相对的平面镜中间的物体，经多次反射后在每一块平面镜中都有无数个大小相同的像。 5.评估与交流 将两块平面镜平行放置时，可以看到无数个像，这无数个像在同一条直线，干扰检查，故不能用这种方法减小检查室的空间。 教师引导学生用“接力赛”思路分析：物体在镜A中成像A1，A1作为“物体”在镜B中成像B1，B1又在镜A中成像A2……如此循环往复，形成无数个像。 学习新课 二、两块成一定夹角的平面镜成像 做一做：1.器材:电子蜡烛、两块大小相同的方形平面镜、量角器、支架、直角三角板。 2.步骤: (1)将两块平面镜分别成60°、90°和120°夹角竖直放置在水平桌面上，将电子蜡烛放在两块平面镜中间，如图所示，观察电子蜡烛在平面镜中所成像的个数，并记录在下表中。 两块平面镜的夹角 60° 90° 120° 平面镜所成像的个数 5 3 2 3.分析（1）两块成60°的夹角 （2）两块成90°的夹角 （3）两块成90°的夹角 4、两块平面镜成一定角度时，当物体在中间时，物体在两块平面镜中所成像的个数可以写成关系，（说明：n为整数，物体不在两镜面夹角的平分线上的情况不考虑平面镜夹角） 引导学生观察数据，发现“夹角越小，成像越多”的定性关系。 挑战与发现：鼓励学生计算 "360° / θ"，并与成像个数n进行比较。他们会惊奇地发现规律：当360°除以夹角θ为整数时，成像个数 n = (360° / θ) - 1。 注意：这是一个近似规律，适用于特定条件。教师应肯定学生的发现，并指出其合理性 小组合作，分别测量夹角为120°、90°、60°、等情况下的成像个数n。 分析数据，寻找规律，并请不同小组汇报他们的探究发现，重点阐述成像个数与夹角的规律。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（2021·辽宁阜新·中考真题）下列说法正确的是（　　） A．平面镜成的是等大的实像 B．物体距平面镜越近成像越大 C．平面镜成像是由于光的折射 D．潜望镜是由平面镜制作成的 【答案】D 【详解】AC．平面镜成像是由于光的反射形成与物体大小相同的虚像，故AC错误； B．平面镜成等大的像，不管物体靠近还是远离平面镜，像的大小不变，故B错误； D．潜望镜内部上下拐角处各安装一个平面镜，两块平面镜互相平行，都跟水平方向成45度角，影像通过两次反射使下面的一方就可以看到上面的影像，故D正确。 故选D。 2．（2025·四川自贡·二模）周末琴琴同爸妈一起逛商场，在商场楼下过道上看到一个超大平面镜，走近镜面，发现如图所示的奇特场景。像这样多次反复成像所需要的平面镜至少（　　） A．1块 B．2块 C．3块 D．4块 【答案】B 【详解】根据镜面对称的性质，可知，若只有对面的一块平面镜只能成一次像，根据成像的情况，说明有另一块平面镜与其相对且平行放置，因此出现这样的场景至少需要2块平面镜，A在左右两个平面镜中分别成像为A1、A2，左边的像A1会在右边镜中成像为A3，以此类推，如图所示： 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．（2025·四川雅安·二模）如图是“临摹神器”，将平板和玻璃板M放在支架上调节到适当角度，眼睛需要在________（选填“平板侧”或“白纸侧”）进行观察，即可对平板屏幕中的物体临摹。若将平板远离玻璃板M时，玻璃板M所成的像的大小会___________（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】 平板侧 不变 【详解】[1] 平面镜成的是虚像，虚像不能再光屏上呈现，临摹时，为了能观察到平板屏幕中物体成的像，需要透过镜M观察，即眼睛需要在平板侧进行观察，才能看到像。 [2]平面镜成的像，像和物体大小相等，将屏幕远离镜M时，镜M所成的像的大小会不变。 4．把两块平面镜竖直放置，并使它们镜面间的夹角为60°。在它们的夹角的角平分线上放一烛焰，则烛焰在两个平面镜里总共可成的虚像数是（　　） A．5个 B．4个 C．3个 D．2个 【答案】 【详解】如图所示，由于平面镜成像具有对称性，可得S点在平面镜OM中的像点S1，S点在平面镜ON中的像点S2，这是两个基本像点，因为只要它们还落在另一镜前就要反复成像。S1点在平面镜ON中的像点S3，S3在平面镜OM中的像点S4，S2在平面镜OM中的像点S5，S5在平面镜ON中的像点也是S4。 由上图可知：S1、S2、S3、S4、S5都在以OS为半径，以O为圆心的圆周上，所以S在平面镜中成5个像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 板 书 设 计 第4节 跨学科实践：平面镜成像在生活中的应用 一、平行放置（θ=180°） ▪ 现象： 无限个像，等距排列 ▪ 原理： 多次反射 ▪ 关键词： 无限（数学） 二、成夹角放置（θ） ▪ 规律： 夹角θ → 成像个数n ▪ 公式： n ≈ (360° / θ) - 1 （当可整除时） ▪ 特点： 对称分布 三、核心原理 ▪ 光的多次反射 → 形成多个虚像 四、跨学科应用 ▪ 万花筒（艺术+数学）： 对称之美 课 堂 小 结 1. 知识梳理：引导学生以思维导图形式总结本课核心： 中心：双平面镜成像 平行放置 -> 无限个像 -> 应用（无限镜像） 夹角放置 -> 成像个数n ≈ 360°/θ - 1 -> 应用（万花筒） 核心原理：光的多次反射。 2. 反思提升： 本节课我最大的收获是发现了______的规律。 在探究过程中，我们小组遇到的最大困难是______，我们是怎样解决的？ 这种将物理现象和数学公式联系起来的方法，对我有什么启发？ 作 业 1、完成课后“实践与探索”练习 2、配套同步分层作业 教学反思 本节课成功地将学生的兴趣点转化为深入的探究课题，超越了教材界限。 探究“夹角与成像个数”的关系是难点也是亮点，需要给予学生足够的思考和时间，教师应做好引导，避免直接给出公式。 对于数学基础较弱的学生，重点应放在定性关系（夹角小、像多）的探究上，定量规律可作为拓展要求。如果时间允许，可以增加“设计并制作一个简易万花筒”的课后实践活动，将探究推向创造。 ( 4 / 7 ) 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $