第3节：平面镜成像规律

1、第3节 科学探究：平面镜成像一、教学目标1. 在物理知识方面的要求。（1）掌握平面镜成像规律，理解“虚像”的物理含义，并能正确运用“虚像”的概念解决问题；（2）掌握平面镜成像作图法。 2.光路可逆原理在解决几何光学问题时是一条很重要的规律，在本节课中是贯穿始终的一条思路。二、重点，难点分析1. 重点：平面镜成像规律和成像作图法。2. 难点：观像原理和观像范围的确定。三、主要教学过程 （一）引入新课上节课复习了反射定律，如果点光源S发出的一束发散光入射到镜面MN上，反射光束性质如何？答：仍为发散光束。那么，如果这束反射光射入眼E中（图1），能觉得光是从S点处射出的吗？答：不会。那么，我们觉得反射

2、光束是从哪里射出的？（作反射光的反向延长线O1和O2交于点）答：点。为什么？因为我们认为光是直线传播的，认为反射光是从其反向延长线处发出的，点就是S在镜中的“虚像”。（二）教学过程设计1. 平面镜成像规律。用反射定律和几何知识可以证明，平面镜成像规律是：等大，正立，虚像，镜对称。2.平面镜成像作图法作SOMN延长至，使SO=O，得到虚像。从点光源S向镜面MN作入射光线SO1，连接O1做反射光线O1A，用同样方法可作入射光线SO2和它的射光线O2B（图2）例1 如图3所示，两平面镜互成直角，入射光线AB经两次反射后，出射光线为CD。今以两平面镜交线O为轴，将两镜转动角而它们的夹角保持直角。在入射

3、光线AB保持不变的情况下，经两次反射后的出射光线为，那么将（ ）A 与CD重合，同向平行B 与CD不重合，同向平行C 与CD交角为2D 与CD交角为4分析：如图4所示，根据反射定律，光线在两个镜面上的入射角和反射角相等：i1= ,i2=,入射光线AB在平面镜M上反射后，反射光线BC偏转角=-2i1；反射光线BC在平面镜N上反射后，出射光线CD偏转角=-2i2，那么，出射光线CD相对入射光线AB的偏转角=+=2-2（i1+i2）.在BOC中，OCB=,所以CBO+OCB=-(i1+i2)=,则i1+i2=,所以=2-2×=，与AB光线的入射角i1无关，所以CD光线与AB光线反向平行。但

4、以上证明不能说明光线与CD光线是否重合，利用平面镜成像规律和作图法便可解决这个问题。如图5所示，在入射光线AB上找一点S1，将S1看作点光源，由平面镜成像作图法可作出S1在平面镜M中的虚像S2，将S2看作点光源，S2在平面镜N中的虚像为S3，由平面镜成像规律和几何知识可得：S1O=S2O,S2O=S3O,则S1O=S3O, 那么，平面镜转过角后，由于S1O不变，则S3O也不会改变，即出射光路位置不会改变，仍沿原光路CD射出。演示：几何画板：直交平面镜的反射光路 旋转双平面镜，演示CD光路不变； 打开几何证明界面，CD光路不变的原因。例2.如图6所示，一人站在水坑MN旁边，设E点为人眼所在位置，

5、试画出他从水面反光中看到树的范围。解法1：根据平面镜成像作图法，作树AB在水中的像,从水面反射到眼E中的光束范围决定了人从水面反光中看到树的范围。作图过程：（1）根据平面镜物像对称，作树AB在水中的像;(2)连接M、E和N、E，作反射光线ME、NE；（3）将ME、NE反向延长，交树的像于两点；（4）根据平面镜物像对称，作C、D两点，得到人从水面反光中看到树的范围CD；（5）连接C、M和D、N，作入射光线CM和DN,完成光路图。解法2.根据平面镜成像规律和光路可逆原理，作人眼E的像,直接找出从水面反光中看到树的范围。作图过程：（1）根据平面镜物像对称，作E点的像；（2）连接M、和N、，作入射光线

6、C、D,CD之间即为人从水面反光中看到的范围；（3）连接M、E和N、E，作反射光线，完成光路图（图8）。简评：显然，从此例可知，运用光路可逆原理，有时解决问题更为简便。例3 一人站在一堵墙后，通过在墙的正上方水平放置一面镜子MN看墙外情景，设人眼位于E点（图9），试画出人从镜中看到墙外范围的光路图。提示：1.用光路可逆原理和平面镜成像作图法解题；2，注意墙对光路的阻挡作用；3.注意镜面大小对观察范围的限制。作图过程：（1）根据平面镜物像对称，作E点的像;(2)连接E、N两点，作反射光线NE；（3）连接、N两点，作入射光线AN；（4）连接、Q，交镜面于C点，作入射光线BC；（5）连接C、E两点，

7、作反射光线CE，这样，AN、BC包括的入射光束范围就是可见墙外的范围（图10）例4 如图11所示，ABCD为三面连接在一起的平面镜，S为点光源，M为不透光的挡板，试画出从S点发出的光依次经AB、BC、CD三镜反射后通过点P的光路。提示：依次做出光点S在三面镜中的像，各镜的反射光线好像是从这些像中射出的一样。作图过程：（1）根据物像对称规律，依海外侨胞作出S点在镜AB中的像S1.S1在镜BC中的像S2和S2在镜CD中的像S3；（2）连接S3、P两点交CD镜面于c,作通过P点的反射光线cP;(3)连接S2、c交BC镜面于b，连接b、c两点作BC镜的反射光线bc；（4）连接S1、b两点交AB镜于a，

8、连接a、b两点作AB镜的反射光线ab；（5）连接S、a两点，做入射光线Sa.注：1.以上三个例题都让学生上台画光路，并说明各自的思路。四、本课所需教学器材奔腾级电脑，几何画板软件，直交平面镜的反射光路课件。大屏幕显示设备。 1探究平面镜成像的特点实验序号123物到平面镜的距离/cm像到平面镜的距离/cm（1）虚像的概念： 。（2）探究中提出问题，让学生思考交流并回答问题 A探究中为什么用玻璃板而不用平面镜？ 。B探究中使用刻度尺的目的？ 。 C探究中为何备用两个相同的物体（如棋子）？ 。（4）交流学生小结：平面镜所成的像 （能/不能）呈现在白纸上，是 （实/虚）像。像的大小与物体的大小 （相等/不相等）。像与物的连线与镜面 （垂直/不垂直）。像到镜的距离与物到镜的距离 （相等/不相等）。像与物 （是/不是）上下颠倒的； （是/不是）左右相反的。2如图1所示，一光源S发出的光经平面镜反射以后，经过A点，请作出这条光线（关键如何确定入射点）。3如图2，根据平面镜成像特点画出图中物体AB在平面镜中所成的像。图1图24小月在健身房大玻璃镜前练健美操，当她靠近平面镜时，她在平面镜中的像与本人相比，变化情况是（ ）A变清晰 B变大 C大小不变 D视具体情况而定。5芭蕾舞演员练习时，站在平面镜前2m处，则镜中的像与她的距离是（ ）A2m B4m C6m D8m6从平面镜中看到电子钟示数如