3.2探究：平面镜成像的特点（教学设计）-2026-2027学年沪科版物理八年级全一册上学期

《探究平面镜成像的特点》教学设计 ——2026“学科网杯”全国小学科学实验资源创作大赛参赛作品—— 沪科版八年级全一册 · 第3章 光的世界 · 第二节 探究：平面镜成像的特点　　实验课 · 1课时 一、基本教学信息 课题名称 探究平面镜成像的特点 授课年级 八年级 课时安排 1课时（45分钟） 实验类型 分组实验 + 演示实验 （一）对应实验清单与教材版本 对应实验清单 2026年“学科网杯”全国小学科学实验资源创作大赛 · 作品范围「初中7—9年级全册」 · 第 19 项「探究平面镜成像特点」 教材版本 沪科版义务教育教科书《物理》八年级全一册 · 第3章 光的世界 · 第二节 探究：平面镜成像的特点 实验器材及耗材 透明玻璃板（约30cm×20cm）1块、白色硬纸板（或白纸）1张、两支完全相同的蜡烛、红色记号笔或标签纸、金属刻度尺1把、量角器1个、橡皮泥1块、火柴1盒、直角三角板1块（校验玻璃板是否垂直）、照相机或学习平板1台（用于记录与展示） 二、教学分析 （一）教材分析 本节是沪科版八年级全一册第3章“光的世界”的第二节内容，是学习光的折射、凸透镜成像以及人眼视觉规律的基础。教材在此之前已经通过第一节《探究：光的反射定律》建立了光的反射定律，学生知道“反射光线与入射光线关于法线对称”，这就为本节探究平面镜成像的“对称性”提供了直接的方法论支撑——把成像问题转化为对称作图问题，是本节的关键认知转折。 教材呈现的是一个完整的科学探究范例：以“照镜子”情境提出问题，以玻璃板和两支蜡烛作为核心实验设计，逐条获取像的位置、大小、左右关系三条证据，再归纳出虚像的本质。教材在探究之后明确给出了四点结论：像与物大小相等、像与物到镜面的距离相等、像与物的连线与镜面垂直、平面镜所成的是虚像；“像与物左右相反”则在观察蜡烛上字母时直接呈现。本课在此基础上把结论归并为五条：大小相等、左右相反、距镜相等、连线垂直镜面、像是虚像，并以“像与物关于镜面对称”统一表述。 需要说明的是，教材对“为什么用玻璃板代替平面镜”“为什么用蜡烛代替光点”是直接给出结论的，并未留作思考空间。因此本课在教材探究之外另设一个环节，让学生自己回答这两个“为什么”：前者关系到能否确定像的位置与测量像距，后者关系到能否比较像与物的大小。这一处理把教材给定的步骤转化为学生可理解的实验设计依据，也正是本课思维含量最高的落点。此外，教材在器材选择上提示使用较薄的玻璃板（厚玻璃板前后两个反射面会形成重影，干扰实验），并要求在较暗环境下观察，这两条也需在课前提醒中明确交代。 从素养角度看，本课承载着2022版新课标要求的四条核心素养：通过对像与物关系的观察，发展对光现象的本质理解（科学观念）；通过对实验方案的评价与改进，训练基于证据的推理能力（科学思维）；通过动手搭建与操作，养成规范、严谨的探究习惯（科学探究与实践）；通过解释生活中的照镜子现象，体会物理学的实用价值（科学态度与责任）。 （二）学情分析 本课学生为八年级学生，具备了两个重要基础：一是已掌握光的反射定律，能自觉运用“关于法线对称”的作图方法；二是具备初步的测量能力，会用刻度尺测量物距与像距。 同时存在三个认知障碍，需要在教学中正面突破： 第一，学生常把“像”当成真实存在的物体，认为像就是物体在镜后的“替身”，而难以理解虚像是反射光反向延长线的交点、没有实际光线会聚。这一障碍决定了“虚像”不能靠教师直接告知，必须让学生通过“把玻璃板移走看像是否消失”这一反证性操作自行获得。 第二，学生有“平面镜只能照出人、不能照出物”的经验型错误认识，根源在于家里照的都是人、墙面类物体，缺少“完整物体成像”的经验。本课用蜡烛（带有明显大小与不规则形状）作为物体，正是为了破除这一经验。 第三，学生容易在“像与物左右相反”上产生混乱，尤其对上下不相反感到困惑。需要在讲解中明确“左右相反”实为“左右对称”的通俗表述，并借助“举右手变举左手、举高不变”的动作对比来固化理解。 此外，学生已有较强的动手兴趣和小组合作经验，但对“为什么要这样设计实验”缺乏主动追问的意识。因此本课把“评价实验方案”作为显性的思维目标，在每个探究环节都设置“为什么”的追问，训练科学思维中的批判性与创造性。 三、教学目标 依据2022版义务教育物理课程标准，结合本课实验探究的特点，设计如下四维目标： 素养维度 目标内容 科学观念 ①通过实验事实认识平面镜所成像是虚像，知道虚像是反射光线的反向延长线在像处相交而形成的，没有实际光线在像处会聚。 ②理解像与物关于镜面对称，能用“对称”统一解释像的大小相等、左右相反、距镜面相等、连线垂直镜面这四条特点，形成“对称是平面镜成像本质”的观念。 ③认识科学结论必须建立在证据之上，知道“设计实验的目的在于让想验证的性质变得可见、可比、可测”。 科学思维 ①通过对照实验的设计与实施，掌握“等效替代”和“控制变量”两种基本的实验设计思想：用玻璃板的可透光性等效替代平面镜，用蜡烛的可比性等效替代光点。 ②通过对“像的位置”的测量，训练基于证据的推理能力，能由多次测量的数据归纳出“像距等于物距”的规律，并能用该规律预测未测情形。 ③通过对“若改用光点会怎样”的反事实推演，发展批判性思维，学会评价一个实验方案能否有效支撑待验证的结论。 科学探究与实践 ①能正确搭建本实验装置，理解每一步操作的意图，并能口述操作规范。 ②能独立完成“确定像的位置—测量物距与像距—比较大小—检验连线是否与镜面垂直—观察左右关系”五项操作，如实记录实验现象与数据，不随意修改、不抄袭他人。 ③能规范填写实验报告单，做到现象描述客观（写“看到的现象”而不写“得出的结论”）、数据记录准确（含单位）、结论表述完整。 科学态度与责任 ①在小组合作中承担分工责任，认真倾听同伴的意见，对结论不一致的组开展讨论，而不是简单以“多数人的结论”为准。 ②在实验中规范使用火柴，注意用火安全，做到“用火不离人、用后即灭”。 ③乐于用本课所得解释生活中的照镜子现象，感受物理学的实用价值，体会科学解释世界的作用。 四、教学重难点 教学重点 平面镜成像的五条特点：像与物关于镜面对称，即像与物大小相等、像与物左右相反、像与物到平面镜的距离相等、像与物的连线与镜面垂直，且所成的是虚像。 其中，“像与物大小相等”需通过实验操作获得证据（用另一支蜡烛与像比较），而不能由结论直接告知——这是本课的落实重心。 “像与物的连线与镜面垂直”需用量角器或三角板在实验中验证，并与“像距等于物距”一起归纳为“像与物关于镜面对称”这一统一结论。 教学难点 虚像成因的理解：反射光线的反向延长线在像处相交，形成虚像。 学生难以理解“反向延长线”这一处理方法的合理性，也难以自己发现“像处没有实际光线会聚”。 突破策略：不直接讲解，而是先让学生把眼睛移到玻璃板与物之间、透过玻璃板看像，亲眼看到像与物之间空无一物；再追问“如果真有物体，它应该挡在哪个位置？”，让学生自己得出“像处是空的，所以是虚像”。 次难点 “像与物左右相反”的准确表述：教材表述为“像与物左右相反”，实质是“像与物关于镜面对称”。学生常误以为“上下也相反”。 突破策略：让学生分别做“举右手”和“举高右手”两个动作并对照镜子，用现场观察自行纠正；并给出“左右相反、上下不变”的口诀。 五、实验教学过程 本课按“情境—猜想—方案—操作—归纳—拓展”六个环节推进，总时长45分钟。标注【设计意图】说明该环节的育人指向。 教学环节 （含时间） 教师活动 学生活动 设计意图 一、情境导入 提出问题 （6分钟） 1. 实物投影展示学生课前照镜子玩耍的真实照片（无正脸）。 2. 提问：“照片里的她和镜子里的小明，有什么是完全一样的？又有什么不一样？” 3. 追问到学生无法回答为止，把问题聚焦为一句：镜子里的像，是真实存在的吗？ 4. 板书课题，明确本课任务：像在哪里、多大、和物什么关系。 1. 观察照片，说出相同点（长相、衣着）与不同点（动作左右相反）。 2. 独立思考后回答：像不是真实的人，只是一个像。 3. 带着问题进入实验情境。 用学生自己的生活经验制造认知冲突，把“像是不是真的”这个问题变成学生自己提出来的，而不是教师布置的。学习目标由学生的问题引出，学习主动性被激活。 二、猜想假设 （3分钟） 1. 出示实验装置：白纸平铺、玻璃板竖直立在纸面中央、一支蜡烛立于玻璃板前。 2. 发放实验报告单，指导学生用30秒独立完成猜想栏。 3. 巡视时抽查3组念出自己的猜想，追问一句：“你这个猜想，一会儿打算怎么验证？” 1. 观察装置，思考像的位置。 2. 在报告单上如实写下猜想：像的位置、大小、左右关系。 3. 尝试说一说“我打算怎么验证”。 猜想先于实验，是探究的基本程序。追问“打算怎么验证”，是把猜想从“直觉”变成“方案”的关键一步，直接服务于“实验设计”素养。 三、实验方案 设计 （6分钟） 1. 提问：“为什么用玻璃板，不用平面镜？”引导得出：平面镜不透明，看不见像的位置，像距无法测量。 2. 提问：“为什么用两支蜡烛，不用两个光点？”引导得出：光点没有大小，即使像与物大小不同，位置也对得很准，无法比较大小。 3. 补充说明“两支蜡烛要完全相同”“玻璃板要与白纸垂直”，追问为什么。 4. 给出操作口诀：竖、贴、测、记。 1. 小组讨论后回答上述两问。 2. 得出结论：换成平面镜或光点，都无法完成验证任务。 3. 明确两支蜡烛要选完全相同的。 4. 齐读操作口诀，理解每个字的含义。 这是本课思维含量最高的环节。学生通过“换一种器材会怎样”的反事实推演，真正理解实验设计的目的是“让待验证的性质变得可见、可比、可测”，而非记住了某个步骤。这是科学思维中批判性与创造性思维的落点。 四、实验操作 与观察记录 （14分钟） 1. 巡视指导，重点纠正三类常见错误：玻璃板未与白纸垂直；用眼睛透过玻璃板去找像的位置；刻度尺读数时视线未与尺面垂直。 2. 巡视时要求学生“写看到的现象，不写想到的结论”。 3. 记录各组三次测量的数据（物距、像距），并用量角器测量物、像连线与镜面的夹角，投影展示其中一组，请该组说明数据怎么读的。 4. 计时提醒：本环节必须留足14分钟，保证每个组都完成四次取点测量。 1. 按“竖、贴、测、记”完成装置搭建。 2. 用挡光法确定像的位置： 眼睛放在玻璃板前，透过板子看到蜡烛A的像； 在玻璃板后移动蜡烛B，直到视线恰好被B挡住、看不到像——此时视线与玻璃板的交点就是像的位置。 3. 分别测量物距d与像距d′，重复三次取平均值。 4. 移动蜡烛B，观察并记录像的大小、左右关系； 连接蜡烛A与蜡烛B的位置，用量角器测量这条连线与镜面的夹角。 5. 在报告单中如实填写实验现象。 坚持让学生自己经历“测出数据”的过程，而不是给出数据让学生填。三次取平均量的要求，训练的是严谨性；“写现象不写结论”的提醒，训练的是实事求是的科学态度——这两点是科学态度与责任素养的具体落点。 五、数据分析 与归纳结论 （9分钟） 1. 汇总各组数据，投影呈现一张包含6组数据的统计表。 2. 引导发现：三组数据中物距与像距的比值都接近1。 3. 追问：“物距增大时，像距跟着变了吗？”引出像距等于物距。 4. 移动蜡烛B与像重合，得出“像与物大小相等”。 5. 用字母“F”贴在蜡烛上，观察像中字母的书写方向，得出“左右相反、上下不变”。 6. 把眼睛移到玻璃板与蜡烛之间，透过玻璃板观察像，追问：“像和物之间应该有蜡烛，实物却不在那儿，这说明什么？” 1. 上报本组数据，参与汇总对比。 2. 通过多组数据的横向比较，自己发现像距等于物距的规律； 并发现各组测得的物像连线与镜面的夹角都接近90°。 3. 报告“像与物大小相等”“像与物左右相反”的证据。 4. 观察到像与物之间是空的，得出“像是虚像”。 5. 归纳：平面镜成像的五条特点。 结论必须由学生从数据中“长”出来，而不是由教师“给”出来。用多组数据的横向比较代替单组数据的说服，体现的是证据的可靠性意识。虚像的推导采用“空的位置”这一反证，让结论来自学生自己的观察。 六、拓展应用 课堂小结 （7分钟） 1. 出示浴室、路口、潜望镜三幅图片，提问：“用今天学的知识解释一下。” 2. 追问：“照片里的人为什么比本人小？相机成的像是实像还是虚像？” 3. 追问：“人朝平面镜走近，像的大小会变吗？为什么？” 4. 师生共同提炼板书：像与物关于镜面对称——大小相等、左右相反、距镜相等、连线垂直、像是虚像。 5. 布置作业：用平面镜成像特点解释一个身边现象，下节课分享。 1. 依据五条特点逐幅解释三种应用。 2. 认识到照片里脸的变小是倒立缩小实像的结果，能区分“像变小”与“好看”不是一回事。 3. 回答走近时像的大小不变，因为像与物大小始终相等。 4. 完成板书，形成结构化的知识框架。 5. 记录作业。 拓展环节把知识从实验室延伸到生活，是科学态度与责任素养的落点。“走近像会不会变大”是一个典型的“提得出、查不到”的问题，考查学生是否真正理解“像与物大小相等”，是对本课学习效果的即时检验。 六、实验安全与风险预案 风险点 预防措施 应急处置 明火烫伤 （最高风险） 1. 统一使用小号蜡烛（高度不超过5cm），放在金属托盘或瓷盘中； 2. 点燃与熄灭一律使用火柴，严禁使用打火机和塑料杯装蜡烛； 3. 明确“用火不离人，用后立即吹灭”，教师巡视时重点检查点燃蜡烛的组； 4. 组织学生统一熄灭后离开，不得自行处理。 ①立即用手边的湿毛巾或纸巾覆盖火焰，隔绝空气； ②用冷水持续冲淋烫伤部位15分钟以上； ③报告教师，通知校医，必要时送医院处理并留存情况记录。 玻璃板破损割伤 1. 使用厚度3~5mm的普通玻璃板，边缘预先用透明胶带或泡沫条包边； 2. 组装与搬运时双手持握边缘，不抓握面； 3. 禁止用力敲击玻璃板、禁止将玻璃板压在身体上。 ①用镊子或胶布清除伤口中的玻璃碎屑； ②用碘伏或酒精消毒，贴创可贴； ③伤口较深或持续出血，立即送医。 实验失败导致结论偏差 1. 玻璃板必须与白纸严格垂直，可用直角三角板在四个角处校验； 2. 用挡光法确定像的位置，避免因视觉误差导致像距偏大； 3. 刻度尺读数时视线与尺面垂直，读数精确到最小分度值； 4. 每人至少取三个位置测量并取平均值。 ①若某组数据偏差明显，组内自查原因并重测； ②全班汇总时展示不同组数据对比，让学生自己发现偏差规律； ③把偏差原因作为课后拓展话题，不追求数据“整齐划一”。 七、教学评价设计 采用“过程性评价 + 终结性评价”相结合的方式，评价主体为学生自评、同伴互评与教师评价三方，评价结果主要用于改进教学，不与成绩直接挂钩。 评价维度 评价要点 评价方式 评价主体 权重 猜想与方案 ①是否如实提出猜想；②能否说清“为什么用玻璃板不用平面镜”；③能否说清“为什么用两支蜡烛不用光点” 课堂观察 + 报告单猜想栏 教师评价 同伴互评 20% 操作规范 ①玻璃板是否与白纸垂直；②是否用挡光法确定像的位置；③刻度尺读数视线是否正确；④用火是否规范 课堂巡视 + 小组互查 教师评价 同伴互评 25% 数据与结论 ①数据是否真实、是否有单位；②是否测了三个位置；③结论是否与自己的数据一致；④是否写现象而非直接写结论 实验报告单 + 数据汇总比对 教师评价 学生自评 30% 思维与表达 ①能否用五条特点解释生活现象；②能否回答“走近平面镜像变不变大”；③小组讨论中是否有实质性贡献 课堂提问 + 小组汇报 教师评价 学生自评 15% 态度与合作 ①是否认真倾听同伴意见；②是否按时完成任务；③是否做到用火安全、器材归位 课堂观察 + 实验报告单评定等级 教师评价 同伴互评 10% 课堂即时性评价工具（建议随堂使用）： 1. 三色评价卡：绿色卡代表“像距=物距，我测出来了”；黄色卡代表“数据有偏差，我要重测”；红色卡代表“像找不到”。学生举卡，教师即时判断巡视重点。 2. 关键提问的即时评价：教师通过“谁能解释为什么不用平面镜”的人数，判断探究环节的达成度，若少于半数学生能回答，则回到该环节重新组织。 八、教学反思 （本栏为赛前教学设想，赛后据实补填实际数据与改进措施） 一、本课的创新设计 1. 把“实验设计巧思”显性化。本课把教材中隐含在步骤里的两个“为什么”（为什么用玻璃板、为什么用蜡烛）提升为独立的探究环节，让学生通过反事实推演理解实验设计的目的是“让性质可见、可比、可测”。这是本课区别于一般实验课的核心设计。 2. 结论由数据“长”出来。数据处理环节采用多组数据横向汇总，而非用一组学生的数据代表全班，避免了结论的偶然性。 3. 虚像的推导采用反证。把眼睛移到玻璃板与物之间，让学生亲眼看到像与物之间是空的，再引导其得出“像处无实际光线会聚”，避免直接告知结论。 二、教学难点突破的关键 虚像成因是本课最大难点。突破的关键在于不把“反向延长线”作为新概念直接讲授，而是先解决“像处是空的”这个学生能直接感知的事实，再由“这个空的位置是由反射光线的反向延长线决定的”自然引出。顺序不能颠倒——先讲反向延长线，学生只能机械记忆。 三、预计的困难与应对 1. 学生难以确定像的位置（挡光法不熟练）。应对：教师先在投影上完整演示一遍挡光法，再放手让学生操作；巡视时重点纠正“用眼睛直接看像的位置”的错误。 2. 部分小组数据偏差大。应对：不追求数据整齐，反而把偏差原因作为公开讨论的话题，让学生体验“误差不可避免，但可以减小”。 3. 拓展环节时间可能不足。应对：把浴室、路口两个应用改为课后作业，课上只保留“人朝平面镜走近像变不变大”这一核心追问。 四、课后需补强的教学环节 1. 增加一次“作图”训练：要求学生用光路图作出物体在平面镜中的像，加深对“对称”本质的理解。 2. 增加实物演示的对比：同时提供平面镜与玻璃板，让学生亲手体验“平面镜下无法确定像的位置”，加深对实验设计的理解。 3. 补充“实像与虚像的区别”作为后续衔接，为凸透镜成像的学习埋下伏笔。 参赛教师：余　锋 学校：长丰县徐庙中学 实验类型：分组实验 编制日期：2026年10月 学科网（北京）股份有限公司 $