1、第第3 3节节 科学科学探究：平面镜成像探究：平面镜成像第四章第四章 在光的世界里 学习目标学习目标1.会设计并进行探究平面镜成像特点的实验。2.知道平面镜成像的特点及原理。3.了解虚像的形成原因。4.会用对称法作平面镜所成的像。5.知道平面镜在科学技术、生产和生活中的应用。当你照镜子的时侯可以在镜子里看到另外一个“你”，镜子里的这个“你”就是你的像。在平静的水面，国家大剧院和它的倒影相映成趣，宛如一个巨大的蛋壳，这个倒影实际上就是大剧院在水中的像。人们对着镜子梳妆国家大剧院和它在水面的倒影知识点知识点1 1平面镜平面镜成像的成像的特点特点新知探究新知探究生活生活中的镜子、玻璃、平静的水面等都
2、属于平面镜。中的镜子、玻璃、平静的水面等都属于平面镜。楼房外墙玻璃里的天空平面镜符号反射面新知探究新知探究2 2.作出猜想作出猜想：（1 1）像与物的）像与物的大小大小 （相等（相等/不相等）不相等）（2 2）像与物到平面镜的距离）像与物到平面镜的距离 （相等（相等/不相等）不相等）（3 3）像与物的位置在）像与物的位置在平面镜平面镜（同侧同侧/异侧）异侧）实验探究实验探究平面镜成像的特点平面镜成像的特点 1 1.提出问题：提出问题：平面镜成像时，像的大小、位置平面镜成像时，像的大小、位置跟物体的大小、位置有什么关系跟物体的大小、位置有什么关系？新知探究新知探究（1 1）实验）实验器材：深色透
3、明平板器材：深色透明平板薄薄玻璃、支架、玻璃、支架、笔、刻度尺、量角器、两支一样笔、刻度尺、量角器、两支一样的蜡烛、火柴、的蜡烛、火柴、白纸等。白纸等。3.3.设计设计并进行并进行实验实验（2 2）实验）实验过程：过程：在在水平桌面上铺一张白纸，用支架将玻璃板固定，使其竖水平桌面上铺一张白纸，用支架将玻璃板固定，使其竖直立于白纸上，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表平直立于白纸上，在纸上沿着玻璃板画一条直线，这条直线代表平面镜的面镜的位置。位置。在在玻璃板前放一支蜡烛并点燃，透过玻璃板观察后面的像玻璃板前放一支蜡烛并点燃，透过玻璃板观察后面的像。将手放到像的位置将手放到像的位置,手并无灼
4、热感手并无灼热感,手摸不到像。手摸不到像。再再拿另一支没有点燃的同样的拿另一支没有点燃的同样的蜡烛蜡烛放放在玻璃板后移动，直在玻璃板后移动，直到看上去它跟前面那根蜡烛的像完全重合，这个位置就是前面到看上去它跟前面那根蜡烛的像完全重合，这个位置就是前面那根蜡烛的像的位置。那根蜡烛的像的位置。用用笔在纸上记下这两个笔在纸上记下这两个位置并注意位置并注意观察蜡烛的大小和它的观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同像的大小是否相同。移动移动点燃的蜡烛，重做上面的实验。点燃的蜡烛，重做上面的实验。用用直线把每次实验中蜡烛和它的像的位置连起来，用量角直线把每次实验中蜡烛和它的像的位置连起来，用量角器测量蜡烛与
5、像的连线和镜面的夹角，用直尺量出蜡烛和像到器测量蜡烛与像的连线和镜面的夹角，用直尺量出蜡烛和像到玻璃板的距离，并填入表中。玻璃板的距离，并填入表中。新知探究新知探究次次数数物物到平面到平面镜的镜的距离距离/cm/cm像到平面像到平面镜的距离镜的距离/cm/cm像与物大小比像与物大小比较较（等大、放（等大、放大或缩小）大或缩小）像与物的像与物的连线与镜连线与镜面的关系面的关系1 12 23 310cm15cm20cm等大等大等大垂直垂直垂直10cm15cm20cm4.4.实验实验数据整理归纳数据整理归纳实验时注意事项：实验时注意事项：为了使观察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行。为了使观
6、察到的像更为清晰，实验最好在较暗的环境中进行。实验中用实验中用玻璃板代替镜子玻璃板代替镜子是因为玻璃既能反射光又能透光，即透是因为玻璃既能反射光又能透光，即透过玻璃板即能看到像又能看到未点燃的蜡烛，便于确定像的位置和比较过玻璃板即能看到像又能看到未点燃的蜡烛，便于确定像的位置和比较像与物体的大小。像与物体的大小。实验中应选用实验中应选用薄薄玻璃板是因为玻璃板的前后两个面可以各成一个玻璃板是因为玻璃板的前后两个面可以各成一个像，当玻璃板较厚时两个像有较大的距离，难以确定像的位置。像，当玻璃板较厚时两个像有较大的距离，难以确定像的位置。实验中玻璃板要实验中玻璃板要竖直立在水平桌面竖直立在水平桌面上
7、，如果玻璃板没有竖直放置，上，如果玻璃板没有竖直放置，则未点燃的蜡烛与像将不能完全重合。则未点燃的蜡烛与像将不能完全重合。实验中选用两支实验中选用两支一样一样的蜡烛，让未点燃的蜡烛移动到与点燃蜡烛的蜡烛，让未点燃的蜡烛移动到与点燃蜡烛的像重合，为了便于确定像的位置和比较像与物的大小。的像重合，为了便于确定像的位置和比较像与物的大小。用用点燃点燃的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察。的蜡烛做实验的优点是所成的像比较亮，便于观察。白纸白纸用于标注玻璃板的位置，点燃的蜡烛以及所成像的位置，用于标注玻璃板的位置，点燃的蜡烛以及所成像的位置，刻刻度尺度尺用于测量蜡烛及像到玻璃板的距离，用于测量蜡
8、烛及像到玻璃板的距离，量角器量角器用于测量用于测量蜡烛与像的连蜡烛与像的连线和镜面的线和镜面的夹角。夹角。改变蜡烛位置改变蜡烛位置多次实验多次实验是为了避免一次实验数据的偶然性，使得是为了避免一次实验数据的偶然性，使得出的结论更可靠更具有普遍性。出的结论更可靠更具有普遍性。想一想：我们前期的猜想是如何在想一想：我们前期的猜想是如何在实验实验中得到印证的中得到印证的？（1 1）手摸不到蜡烛的像手摸不到蜡烛的像,说明平面镜所成的像是虚像说明平面镜所成的像是虚像。5.5.分析论证分析论证 （2 2）未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合）未点燃的蜡烛可以与点燃的蜡烛的像完全重合,说明蜡说明蜡烛的像
9、的大小和蜡烛的大小相等。烛的像的大小和蜡烛的大小相等。（3 3）由实验数据可知）由实验数据可知,蜡烛和它的像的连线与平面镜垂直蜡烛和它的像的连线与平面镜垂直,蜡蜡烛的像到平面镜的距离等于蜡烛到平面镜的距离。烛的像到平面镜的距离等于蜡烛到平面镜的距离。6.6.实验结论实验结论 平面镜所成的像是平面镜所成的像是虚像虚像；平面镜平面镜所成的像的大小与物体的所成的像的大小与物体的大小相等大小相等；像和物体到平面镜的像和物体到平面镜的距离相等距离相等;像和物体的连线与像和物体的连线与镜面垂直镜面垂直。平面镜成像的规律也以平面镜成像的规律也以表述为：表述为：平面镜所成的像与物体平面镜所成的像与物体关于镜面
10、对称关于镜面对称。新知探究新知探究素养培育：素养培育：等效替代法等效替代法：在在保证保证某种效果某种效果(特征和关系特征和关系)相相 同同 的的 前提下前提下，将实际将实际、复杂的复杂的物理问题和物理问题和物理过程物理过程转化为转化为等效的等效的、简单、简单的、易于的、易于研究的研究的物理问题和物理问题和物理过程物理过程的的处理方法处理方法。探究探究平面镜成像平面镜成像特点特点的实验中，用的实验中，用玻璃板玻璃板代替平面镜代替平面镜、用用未点燃的蜡烛未点燃的蜡烛代替代替像，用到的像，用到的都是等效都是等效替代法。替代法。随堂小测随堂小测某同学利用如图所示的实验装置探究平面镜成像的特点。某同学利
11、用如图所示的实验装置探究平面镜成像的特点。（1 1）在水平桌面上铺一张白纸在水平桌面上铺一张白纸,纸上纸上竖立一块透明玻璃板把蜡烛竖立一块透明玻璃板把蜡烛 A A 点燃点燃后放在玻璃板的前面后放在玻璃板的前面,该同学应在玻璃该同学应在玻璃板板 (选填选填“前面前面”或或“后面后面”)”)观察蜡烛观察蜡烛 A A 经玻璃板所成经玻璃板所成的像的像。前面随堂小测随堂小测（2 2）再拿一支外形相同但再拿一支外形相同但 的蜡烛的蜡烛 B B 放在玻璃板后放在玻璃板后面移动面移动,直到看上去跟蜡烛直到看上去跟蜡烛 A A 的像的像 。（3 3）该同学体会到用玻璃板代替平面镜该同学体会到用玻璃板代替平面镜
12、,看到的像虽没有用平看到的像虽没有用平面镜时清晰面镜时清晰,但能观察到蜡烛但能观察到蜡烛 (选填选填“A A”或或“B B”),”),便便于确定像的位置于确定像的位置。未点燃完全重合B新知探究新知探究1.平面镜成像原理平面镜成像原理知识点知识点2 2平面镜成像的平面镜成像的原理原理（1 1）利用作图法理解虚像的概念和平面镜）利用作图法理解虚像的概念和平面镜成像的原理成像的原理 如图所示，光源如图所示，光源S S向向四周发光四周发光，一些光经，一些光经平面镜反射后平面镜反射后进入进入了人的眼睛，引起视觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感了人的眼睛，引起视觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些
13、光好像是从觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点进入人眼光线的反向延长线的交点S处发出处发出的的。S就是就是S在平面镜中的像。在平面镜中的像。但平面镜后面实际上并但平面镜后面实际上并没有这个发光的没有这个发光的点点，所以，所以 S是虚像。物体上每一个点是虚像。物体上每一个点在平面镜中都有一个对应的像点，所有在平面镜中都有一个对应的像点，所有像点就组成了整个物体的虚像。因此像点就组成了整个物体的虚像。因此平平面镜所成像是虚像，像和物体上的对应面镜所成像是虚像，像和物体上的对应点关于镜面对称点关于镜面对称。由以上分析可知，平面镜由以上分析可知，平面镜成像的原理是光成像的原理是光的反射。平面
14、镜所成的反射。平面镜所成的像实际上是来自物体的光经平面镜反射后，反射光线的反向延长线的的像实际上是来自物体的光经平面镜反射后，反射光线的反向延长线的交点。交点。（2 2）实像）实像和和虚像虚像成因成因特点特点实像实像实际光线汇聚而成既可以用眼睛直接观察到，又能呈现在光屏上虚像虚像不是由实际光线汇聚而成，而是由实际光线的反向延长线相交形成的只能用眼睛直接观察，不能呈现在光屏上 作平面镜成的像主要有两种方法：作平面镜成的像主要有两种方法：1.1.根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图；根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图；2.2.根据平面镜成像特点作图（对称法）。根据平面镜成像特点作图（对称法）
15、。如下图所示，如下图所示，S为平面镜为平面镜MN前的一点光源，我们可作出它的前的一点光源，我们可作出它的像像S。SMN知识点知识点3 3平面镜成像平面镜成像作图作图1.1.根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图 SMN从从S射向平面镜的所有光线，经射向平面镜的所有光线，经过平面镜反射后，反射光线的过平面镜反射后，反射光线的反向延长线都会交于反向延长线都会交于S，所以，所以在作图时，在作图时，只要只要任选两条从点任选两条从点光源光源S发出的射向平面镜的入射发出的射向平面镜的入射光线光线，作出，作出其反射光线的反向其反射光线的反向延长线，就可以确定延长线，就可
16、以确定像点像点S。S从点光源从点光源S任意引两条光线射到平面镜上；任意引两条光线射到平面镜上；分别作出两条入射光线的法线；分别作出两条入射光线的法线；根据光的反射定律，分别作出两条入射光根据光的反射定律，分别作出两条入射光线的反射光线；线的反射光线；MNSS分别作出两条反射光线的反分别作出两条反射光线的反向延长线，它们的交点向延长线，它们的交点S就就是点光源是点光源S的像。的像。作图步骤：作图步骤：取点取点S使使S到镜面的到镜面的距离距离等于等于S到镜面的距离（像和物到到镜面的距离（像和物到平面镜的距离相等），平面镜的距离相等），S就就是是S的像的像；过点过点S做平面镜的垂线（像和物的连线与镜
17、面垂直）；做平面镜的垂线（像和物的连线与镜面垂直）；SMN2.2.根据平面镜成像特点作图（对称法）根据平面镜成像特点作图（对称法）作出作出S关于平面镜关于平面镜MN的对称点的对称点S，该点即是，该点即是S的像。的像。作图步骤：作图步骤：S随堂小测随堂小测用两种方法分别作出图中物体用两种方法分别作出图中物体AB在平面镜在平面镜MN中所成的像中所成的像AB(保留作图痕迹保留作图痕迹)。ABB1.1.根据反射定律和像点在反射光线的反向根据反射定律和像点在反射光线的反向延长线交会处分别找到点延长线交会处分别找到点A和点和点B的像的像A和和B，用虚线将，用虚线将A和和B连起来，连起来，AB即物体即物体A
18、B在平面镜中的像。在平面镜中的像。AMN随堂小测随堂小测ABB2.2.根据平面镜成像的特点即像和物根据平面镜成像的特点即像和物关于镜面对称分别找到点关于镜面对称分别找到点A和点和点B的的像像A和和B，用虚线将，用虚线将A A和和B B连连起来起来，AB即物体即物体AB在平面镜在平面镜中的像。中的像。AMN像一定要用虚线表示1.1.成像成像古人用磨光的铜面作镜子舞蹈演员纠正自己的舞姿演员对着平面镜画妆牙医用小平面镜观察牙齿知识点知识点4 4平面镜的平面镜的应用应用潜望镜潜望镜中安装的两块平面镜、显微镜的反光镜、投影仪中安装的两块平面镜、显微镜的反光镜、投影仪的反光镜。的反光镜。潜望镜2.2.改变
19、光路改变光路显微镜反光镜反光镜投影仪塔式太阳能电站 把许多平面镜按照一定的规律排列起来，就可以把太阳光反射后汇聚到同一个位置，从而利用太阳能来发电。这就是塔式太阳能电站的原理。3.3.扩大视觉空间扩大视觉空间墙上装上平面镜，感觉空间更大利用平面镜在较小空间内完成视力检查随堂小测随堂小测下列各事例中属于防止平面镜成像的是（下列各事例中属于防止平面镜成像的是（）A.A.家庭装修中常利用平面镜来扩大视野空间家庭装修中常利用平面镜来扩大视野空间B.B.夜间行驶时车内的灯必须关闭夜间行驶时车内的灯必须关闭C.C.牙医借助平面镜看清牙齿的背面牙医借助平面镜看清牙齿的背面D.D.京剧演员利用平面镜化妆京剧演员利用平面镜化妆B利用平面镜成像防止车内物体在前挡风玻璃上成像，影响司机看不清前方路面课堂小结课堂小结平面镜成像平面镜成像的作图方法根据光的反射作图根据平面镜成像特点（对称）作图平面镜的应用成 像改变光路扩大视觉空间
