4.2 平面镜成像（教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）八年级上册

该初中物理教学设计聚焦平面镜成像特点、虚像概念及应用，以国家大剧院倒影情境导入，衔接光的反射基础，通过生活实例分类归纳，以学生实验为支架引导探究像与物的关系。 特色在于以科学探究为主线，用薄玻璃板替代平面镜（等效替代法）突破像的位置确定难点，结合光路图解析虚像原理（科学思维），配套4个视频辅助理解。通过实验反思纠正“近大远小”误区，培养严谨探究能力，为教师提供清晰实验指导和分层练习，提升教学效率。

第2节 平面镜成像（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第2节 平面镜成像 教学 目标 1. 了解平面镜成像时像与物的关系，知道平面镜成像的特点。 2. 经历探究平面镜成像特点的活动，逐步学会提出问题、搜集证据、作出解释、交流反思的科学探究方法，感受交流与评价的重要作用。 教材 分析 本节的主要内容和行文逻辑是: 1. 通过节首图中展示的国家大剧院倒影情境，引发对平面镜成像特点的思考。 2. 分析生活实例，了解平面镜，体会分类归纳的方法。 3. 通过探究平面镜成像特点的实验过程，了解平面镜成像时像与物的关系，感受等效替代的方法。 4. 通过作图了解平面镜成像原理，以及平面镜在生活中的应用，感受科学技术对人类生活的影响。 学情分析 初二学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键阶段，此前已经学习了光的直线传播与光的反射基础内容，对平面镜成像有充足的生活感性经验——日常照镜子、水面倒影等场景都十分熟悉，也能快速调动相关生活认知参与课堂互动。 但学生的认知中普遍存在典型误区：受视觉近大远小的错觉影响，多数学生默认“物体离平面镜越远，所成的像就越小”，很难自主跳出主观视觉感受建立严谨的物理规律认知。同时，“虚像”的概念对学生而言十分抽象，他们此前接触的小孔成像为实像，很容易对“无法用光屏承接的虚像”产生理解障碍。 这个阶段的学生动手探究意愿强烈，对趣味实验充满好奇心，但在实验设计上容易出现疏漏，比如很难自主想到用透明玻璃板替代平面镜来确定像的位置，也容易忽略“玻璃板垂直桌面放置”等关键操作细节，需要教师通过引导式提问，帮助他们逐步建立严谨的科学探究逻辑。 教学重点 通过实验探究的过程，知道平面镜成像的特点，并在实验的基础上，借助成像光路图了解平面镜成像的原理。 教学难点 虚像的概念和平面镜成像原理。 教学 器材 平面镜、薄玻璃板、两根相同的蜡烛、白纸、火柴、刻度尺、凹面镜、凸面镜等。 课件。包含视频资料：①演示实验—《平面镜成像的特点》；②视频欣赏—《浇不灭的蜡烛》；③视频讲解—《平面镜与球面镜》；④课堂小结—《平面镜成像》。 教学过程 导入新课 【提问】如图所示，国家大剧院的中心建筑是人工湖环绕的半椭球体。建筑实体在水中形成倒影。为什么水中倒影与水面上的实体完全对称，宛如悬浮于空中的飞艇？ 学习新课 一、平面镜成像的特点 1. 平面镜 【学生活动】阅读教材第82页，思考并回答下列问题。 （1）什么是镜面？ （2）什么是平面镜？ 【师生归纳】 生活中有各种各样的镜面。例如，哈哈镜（图a）、不锈钢勺表面（图b）、透明玻璃板、抛光大理石地面等都可视为镜面。 有些镜面的反射面是曲面，如金属勺和哈哈镜；有些镜面的反射面是平面，如玻璃板、大理石地面、平静的水面和穿衣镜的表面。 平面镜：反射面是平面的镜面称为平面镜。图中玻璃板内的“猫”（图c）、大理石地面下的“玻璃球”（图d）都是物体通过平面镜所成的像。 2. 平面镜成虚像 【教师提问】当你站在平面镜前，就会看到平面镜里有一个一模一样的“你”，这就是你的像。当你走近平面镜，它也向你走来；当你远离平面镜，它也随之远去；当你举起右手，它却举起了左手。平面镜成的像有什么特点呢? 【学生活动】阅读教材第83页，思考并回答下列问题。 （1）为什么用玻璃板作为平面镜来研究平面镜成像的特点？ （2）什么是虚像？ 【师生分析】 （1）照镜子时，我们常会远离镜子看看整体形象，靠近镜子看看细节。此时镜中像的位置、像的大小似乎也在随着人的移动发生变化。 ①如图所示，将一盏点亮的蜡烛灯置于竖直放置的镜子前，能看到蜡烛灯的像。若将手伸到镜后摸一下，不仅摸不到像，也无法在镜中看到手。乘坐地铁时，看到玻璃窗外广告牌的同时也能看到自己的像。我们可以用玻璃板作为平面镜来研究平面镜成像的特点。 ②如图所示，将玻璃板竖直立于水平桌面上，在玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯，看到蜡烛灯的像在玻璃板的后面。将光屏放置在玻璃板后，直接观察光屏，无论怎么移动光屏，都不能在光屏上看到蜡烛灯的像。 （2）虚像：平面镜所成的这种能被人眼观察到，但不能呈现在光屏上的像是虚像。 3. 学生实验：探究平面镜成像的特点 【学生活动】阅读教材第84⁓85页，完成以下问题。 （1）猜想像和物的位置和大小之间存在什么关系？ （2）实验器材有哪些？ （3）写出实验方案。 （4）设计数据记录表。 （5）分析论证，归纳结论。 【师生归纳】 【提出问题】在直立的玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯A，像在玻璃板后。当蜡烛灯A靠近或远离玻璃板时，玻璃板中的像如何变化？描述你观察到的现象，猜想像和物的位置和大小之间存在什么关系？ 【搜集证据】 （1）实验器材：薄玻璃板、白纸、蜡烛灯（如图所示，其中A、B蜡烛灯完全相同）、刻度尺。 蜡烛灯 探究平面镜成像特点 （2）实验方案： ①如图所示，在水平桌面上铺一张白纸，将薄玻璃板竖直置于白纸上，记下玻璃板的位置OO'。 ②在玻璃板前放一盏点亮的蜡烛灯A，透过玻璃板观察蜡烛灯A的像。 ③在玻璃板后分别放置未点亮的另外三盏蜡烛灯B、C、D， 移动玻璃板后的蜡烛灯寻找蜡烛灯A所成像的位置。从玻璃板前面不同位置看去，当玻璃板后的蜡烛灯与A的像重合，好像也被点亮时，玻璃板后蜡烛灯的高度即像的高度，玻璃板后蜡烛灯的位置即像的位置。 ④在白纸上用圆点记录蜡烛灯A和像的位置。 ⑤比较像与蜡烛灯A的高度。 ⑥改变蜡烛灯A的位置，重复实验。 （3）实验记录 用直线把每次实验中蜡烛灯A和像在纸上的标记连起来，观察这些连线与OO'之间的关系，分别用刻度尺量出蜡烛灯A和像到OO'的距离。将蜡烛灯A到平面镜的距离、像到平面镜的距离填入表中。 【作出解释】 （1）分析：比较像与物的大小、像与物到平面镜的距离，像与物连线与镜面的关系，像的大小与位置的关系。 （2）结论：像与蜡烛灯A的大小相等；像到平面镜的距离等于蜡烛灯A到平面镜的距离；像和蜡烛灯A的连线垂直于镜面；像与蜡烛灯A关于镜面对称。 【交流反思】判断同样大小的物体在镜子里成的像是否“近大远小”，简述理由。 分析：同样大小的物体在镜子里成的像不是“近大远小”。‌镜子中的像与物体的大小是相等的，即像与物体的大小一样。我们看到的像的大小变化，实际上是由于观察者与像之间的距离变化所导致的主观感觉，而不是像的客观大小发生了变化。 4. 平面镜成像的特点 平面镜所成的像是虚像；像和物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等。 根据数学对称知识，平面镜成像的规律也可表述为： 平面镜所成的像为虚像，像与物体关于镜面对称。 5. 根据平面镜成像特点作图（对称法） （1）如图所示，S为一发光点，画出该点通过平面镜所成的像。 作图方法：根据像与物关于平面镜对称作图。如图所示，过S点作平面镜的垂线，交平面镜于O点；在另一侧截取S′O=OS，S′即为S的像。 作图步骤： ①做垂线； ②画垂足； ③量等距； ④画像点。 说明：法线、像与物连线要用虚线；像与物要对称。 （2）利用平面镜作图的注意事项 ①作图时要用刻度尺、铅笔、圆规。 ②注意线段的虚实：入射、反射光线用实线；虚像、法线、像与物的连线以及辅助线都用虚线；实物和虚像都要标上箭头或字母。 【例题1】根据平面镜成像的特点，在图中画出物体AB在平面镜中所成的像A´B´。 【答案】见右图。 【解析】根据平面镜成像特点，像和物关于平面镜对称，分别作物体AB的端点关于平面镜的对称点A´、B´，用虚线连接A´B´即为AB在平面镜中的像。 【例题2】初夏的傍晚，夕阳西垂，小华去公园的湖边散步。暖风微徐，虫鸣鸟叫，还有蜂飞蝶舞，鱼儿嬉戏水中。岸边不远处，一只天鹅正在湖中浮游，身下是一个清晰的倒影，图中，符合小华看到的情景的是（　D　） 【解析】天鹅正在湖中浮游，是平面镜成像，成等大的镜像且关于平面镜对称，故D正确，ABC错误。故选D。 【例题3】如图甲所示为小聪“探究平面镜成像特点”的实验过程。 （1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是便于确定________的位置和大小； （2）小聪在寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应在蜡烛_________的同侧观察，缓慢移动蜡烛B直到其与蜡烛A的像完全重合； （3）如图乙所示，一枚硬币放在竖直玻璃板前，硬币的像在a处。接着将玻璃板平移至图丙所示的位置，硬币的像在a、b、c位置中的________处。 【答案】（1）像；（2）A；（3）a 【详解】（1）透明玻璃板兼具反射成像和透光的特点，实验中可以透过玻璃板观察后方蜡烛，便于确定像的位置，同时方便比较像与物的大小关系。 （2）平面镜成像是光的反射形成的，因此眼睛需要在蜡烛A的同侧，蜡烛A的反射光才能进入人眼形成像，才能观察到A的像。 （3）根据平面镜成像特点：像和物关于平面镜对称，像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离。本题中硬币位置不变，玻璃板沿平行于自身的方向平移，硬币到玻璃板的垂直距离不变，因此像的位置不变，仍在a处。 学习新课 二、平面镜成虚像 1. 平面镜成虚像 【学生活动】阅读教材第85⁓86页，思考并回答： （1）为什么平面镜所成的像是虚像？ （2）虚像与实像有什么不同？ 【师生归纳】 在实验中，我们发现平面镜后的蜡烛灯虽然没有点亮，但是在平面镜中却能看到一盏点亮的蜡烛灯，这是因为它与镜前已点亮的蜡烛灯的像重合了。这个像有什么特点？ （1）人的视觉经验：我们看到物体是因为物体发出的光射入眼睛。人的眼睛是根据光线直进的经验来判断物体位置的。 （2）平面镜成虚像原理 如图所示，平面镜前蜡烛灯上的点S向四处发光，其中部分光经平面镜反射后进入我们的眼睛，引起视觉感受，我们的眼睛主观上会感觉这些反射光线好像是从反射光线的反向延长线的交点S' 发出的，似乎点S' 也在镜后向四处发光。点S' 是点S在平面镜中所成的像。由于光并非真的从S' 点处发出，所以平面镜所成的像是虚像。 临水而建的国家大剧院在水中的倒影为虚像，虚像与水面上实体关于水面对称，宛如一个完整的椭球体。 2. 实像与虚像 （1）实像：实像是由实际光线会聚而成的，能用光屏承接，人眼可以直接看到。例如小孔成像就是实像（下章学习的凸透镜也能成实像）。 （2）虚像：由实际光线的反向延长线会聚而成，不能用光屏承接，人眼通过光学器件才能看到。 【例题4】如图是一只白鹭在水面上捕食的画面，在它飞离水面的过程中，在水中的像是（     ）    A．虚像，像的大小始终不变 B．虚像，像的大小逐渐变大 C．实像，像与水面的距离不变 D．实像，像与水面的距离变大 【答案】A 【详解】AB．平面镜成的是虚像，平面镜所成像的大小始终和物体本身大小相等，白鹭飞离水面时，自身大小不变，因此像的大小也始终不变，故A符合题意，B不符合题意； CD．平面镜所成的像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离，白鹭飞离水面时，到水面的距离变大，所以像与水面的距离变大，但平面镜成的是虚像，故CD不符合题意。 故选A。 学习新课 三、平面镜的应用 研究过平面镜成像的特点后，教师可以结合教材内容让学生了解平面镜在生活中的应用。 【学生活动】阅读教材第86⁓87页，思考并回答： （1）平面镜在生活中有哪些应用？ （2）凹面镜有什么特点？生活中有哪些应用？ （3）凸面镜有什么特点？生活中有哪些应用？ 【师生归纳】 1. 平面镜的应用 （1）利用平面镜成像：例如，电梯间用平面镜装饰，使乘客感觉空间更宽敞；舞蹈演员通过平面镜观察和修正自己的动作；牙科医生利用小镜子来看清口腔内的情况等。 （2）利用平面镜改变光的传播路径 ①潜望镜：潜望镜是指从海面下伸出海面，用以窥探海面上活动的装置。其构造与普通地上望远镜相同，但另加两个平面镜使物光经两次反射而折向眼中。潜望镜常用于潜水艇、坦克内用以观察敌情。 潜望镜 塔式太阳能电站 ②塔式太阳能电站：它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确地将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接收器上。 在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，膨胀做工，带动发电机，最后输出电能。 2. 凸面镜的特点及应用 除了平面镜，生活中也常见到凸面镜和凹面镜。不锈钢勺子的里、外两个表面就相当于凹面镜和凸面镜。 凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。 凸面镜对光发散 凹面镜对光会聚 3. 凹面镜的特点及应用 凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶都利用了凹面镜的特点。 【例题5】如图所示，是检查视力时的场景。若要求被测者到视力表像的距离是5m，则被测者与镜子之间的距离L为（　D　） A．5.1m B．4.2m C．3.6m D．2.1m 【详解】平面镜成像中，像距等于物距，由图像得，视力表到镜子之间的距离为L+0.8m 则视力表的像到镜子之间的距离为L+0.8m 要求被测者到视力表像的距离是5m，则L+L+0.8m=2L+0.8m=5m 得 L=2.1m 故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 课堂练习 1. 在清澈的湖面上空，小燕子正在向下俯冲捕食。在小燕子向下俯冲的过程中，关于它在湖水中的像的虚实，它和像之间的距离，正确的说法是（　　） A．实像，距离变大 B．实像，距离变小 C．虚像，距离变大 D．虚像，距离变小 【答案】D 【详解】清澈的湖水相当于平面镜，它把来自小燕子的光进行反射，反射光线反向延长相交就形成了像，由于该像不是实际光线会聚形成的，所以该像是虚像；平面镜所成的像与物体到平面镜的距离相等，当小燕子向下俯冲过程中，由于小燕子与水面的距离变小，所以像与水面的距离也变小，故小燕子与像之间的距离在变小。故D正确，ABC错误。 故选D。 2．川剧具有浓厚的地方色彩和乡土气息，以其丰富的表演形式和独特的艺术风格著称。图是川剧演员坐在镜前60 cm处正对着平面镜化妆的情景，下列说法正确的是（     ） A．演员在镜中的像为等大的虚像 B．镜中的像到演员的距离也为60 cm C．演员靠近镜子，镜中的像变大 D．演员能看见镜中的像是因为镜面发生了漫反射 【答案】A 【详解】A．根据平面镜成像特点，平面镜成正立、等大的虚像，故A正确； B．平面镜成像中，像到镜面的距离等于物体到镜面的距离；演员到平面镜距离为60cm，则像到平面镜距离也为60cm，像到演员的距离为60cm+60cm=120cm，故B错误； C．平面镜成的像大小始终和物体大小相等，演员靠近镜子时，演员自身大小不变，因此像的大小不变，故C错误； D．平面镜表面光滑，演员能看到镜中像是因为镜面发生了镜面反射，不是漫反射，故D错误。 故选A。 3. 如图所示，小明看到平面镜中蜡烛的像。下列说法正确的是（　　） A．进入人眼的光是由蜡烛的像发出的 B．如果将平面镜竖直上移，则像随之上移 C．如果紧贴平面镜背面放置一块不透明挡板，则蜡烛在平面镜中无法成像 D．如果将图中的平面镜截掉一半，则蜡烛仍能在剩余的平面镜中成完整的像 【答案】D 【详解】A．蜡烛发出的光，然后经平面镜反射，再进入人眼，故A错误； B．平面镜所成的像与物关于平面镜所在平面对称，将平面镜竖直上移，其所在平面未发生变化，且物的位置不变，所以像的位置也不变，故B错误； C．平面镜所成的像是由光的反射形成的虚像，所以紧贴平面镜背面放置一块不透明挡板，蜡烛依然可以在平面镜中成像，故C错误； D．如果将图中的平面镜截掉一半，剩余部分依然可以反射蜡烛射出的光，形成完整的像，故D正确。 故选D。 4．舞蹈教室内有一面很大的平面镜，一位同学先后站在镜前甲、乙、丙、丁的四个位置，如图所示。关于他在平面镜中所成像的特点，下列描述中正确的是（     ） A．在甲处所成的像是最小的像 B．在乙处所成的像一定是实像 C．在甲、乙、丙、丁四处成的像离平面镜距离相等 D．在丁处所成的像离镜子最近 【答案】D 【详解】AB．平面镜成像中物与像大小相等，即无论该同学站在哪个位置，大小相等，且成正立的虚像，故AB错误； C．平面镜成像中像与物到平面镜的距离相等，由于物体在甲、乙、丙、丁距离平面镜的距离不同，因此像到平面镜的距离不同，故C错误； D．图中丁距离平面镜的距离最近，则像离镜子最近，故D正确。 故选D。 5. 图1的形体课上，师生借助镜子观察彼此的动作质量，请在简化示意图2中画出老师A通过镜子观察同学B的光路图。 【答案】见下图。 【详解】作出B关于平面镜对称的B'，连接A和B'，交平面镜于点O，连接BO即为入射光线，OA为反射光线，如图所示： 6. 在“探究平面镜成像的特点”实验中，实验装置如图所示； (1)实验时采用_________作为平面镜，并将其竖直放置在水平桌面上，利用该器材的主要目的是_________； (2)同学们选取两支相同的蜡烛做实验，发现B蜡烛从镜前不同位置看去总能与_______重合，这说明平面镜所成像的大小与物体的大小相等；为确定像的虚实，需在B蜡烛位置放一个光屏，若观察到光屏上没有像，说明平面镜成的是_________。 【答案】(1)半透明玻璃板；便于确定像的位置；(2) 蜡烛A的像；虚像 【详解】（1）使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不容易确定像的位置，用玻璃板时，既能成像，又能透光，便于确定出像的位置，所以实验时采用半透明玻璃板。 （2）选取两支完全相同的蜡烛做实验，发现B蜡烛从镜前不同位置看去总能与 A蜡烛的像重合，这说明像和物的大小相等，这里运用了等效替代法。 因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以若观察到光屏上没有像，说明平面镜成的像是虚像。 板书设计 第2节 平面镜成像 一、平面镜成像特点 平面镜所成的像是虚像；像和物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等。 二、虚像与实像 1. 虚像：能被人眼观察到，但不能呈现在光屏上。 2. 实像：能被人眼观察到，能呈现在光屏上。 三、平面镜的应用 成像；改变光路；扩大视觉空间。 四、球面镜 1. 凸面镜：对光有发散作用，可扩大视野。如汽车观后镜。 2. 凹面镜：对光有会聚作用；如太阳灶，额带反光镜。 课堂总结 第2节 平面镜成像 作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $