時間:2022-12-09 06:15:02
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2.感知虛像的特點含義。
3.通過對“平面鏡成像特點”的探究,學習對實驗過程中信息的記錄和等效替代法的運用,提高探究能力。
【實驗原理】
1.用玻璃板代替平面鏡,以方便確定像的位置。
2.用兩支同樣的電筒以便于判斷像和物的大小關系。
【實驗器材】
帶輪子的玻璃板,兩個完全相同的電筒,畫好方格的塑板,背面有膠的彩色紙板,白紙。
【實驗操作步驟】
1.將玻璃板垂直放置在帶方格的塑板上,對準刻度線,將亮著的電筒放在玻璃前,透過玻璃觀察這個電筒成的像,像在哪兒?在玻璃板的后面,將底座轉動,觀察玻璃板的另一側,將白紙放在剛才看到像的位置,紙上沒有。這不是實際光線組成的,所以得出平面鏡成的像是虛像。
2.將底座復位,用另一個滅著的電筒在玻璃板的另一側找到當前電筒所成的像,直到與像完全重合。再換兩個位置重做以上實驗,可以得出像和物是等大的。
3.輔證實驗:用彩色紙板粘在塑板上,讓學生觀察在鏡中紙板的像占有幾格,可清楚地判斷像與物的大小關系。
4.再利用方格數出像和物到平面鏡的距離,很方便得出結論:像和物到平面鏡的距離相等。
5.利用數學中有關對稱的相關知識,還可以得出:平面鏡所成的像與物體關于鏡面對稱。
【實驗效果】
實驗簡單操作性強,實驗現象明顯,便于學生得出結論。
【實驗創新之處】
1.原實驗中可見范圍小,不能多角度地展示給學生觀察,設計底座帶輪子,可靈活方便向各個方向展示。
2.原實驗蠟燭燃燒高度發生變化,像物難以重合。另外,燭焰不穩定。改用相同型號的電筒,易于重合且像清晰穩定。
3.用邊長1厘米的方格紙代替原實驗中的大白紙,不用尺量,就能很快觀察到平面鏡中“對稱的像”,能準確說明物像等距。縱線與平面鏡垂直可直接觀察物像連線與鏡面垂直的特點。
4.實驗的直觀性和可操作性都很強,實驗探究過程快捷、準確,具有較強吸引力。
【實驗教學反思】
“平面鏡”一節是初中物理光學部分的重要內容,它是通過實驗總結出平面鏡成像的特點,進而用光的反射定理說明平面鏡成像的原理,提出虛像的概念,做好平面鏡成像的實驗是關鍵。圍繞本次實驗對實驗教學的功能與作用進行反思:
1.根據本節課的教學目標和重點要求,為了讓學生更確切地理解虛像,可以試著推到像,發現無論如何推不倒,再用白紙接像,使學生明白虛像的含義。
平面鏡是同學們生活中常見的日用品,大家對它的成像特點已經有了一定的了解,所以在處理本節課時,可以先喚醒學生們已獲得的生活經驗,然后再經過實驗總結出平面鏡的成像規律,人教版八年級物理(上)第二章第三節平面鏡成像實驗傳統教學常用玻璃板來代替平面鏡。因為采用玻璃板代替平面鏡,雖然成像不如平面鏡清晰,但卻能在觀察到A蠟燭的像的同時,也能觀察到B蠟燭,巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題。為了更清晰的看到“鏡”中的像,我們要求玻璃前的物體要盡可能的亮,而環境要盡可能的暗。而玻璃后的物體也要盡可能的亮,環境要盡可能的暗。所以平面鏡成像實驗適合在較暗的環境下進行。
平面鏡能改變光的傳播路線,但不能改變光束性質,即入射光分別是平行光束、發散光束等光束時,反射后仍分別是平行光束、發散光束。由物體任意發射的兩條光線,經過平面鏡反射,射入眼睛。人眼則順著這兩條光線的反向延長線看到了兩條線的交點,即我們在平面鏡中看到的像,但是平面鏡后面是沒有物體的,所以物體在平面鏡里成的是虛像(平面鏡所成的像沒有實際光線通過像點,因此稱作虛像);像距與物距大小相等,它們的連線跟鏡面垂直,它們到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。成的是正立等大的虛像。
這樣進行實驗雖然比較規范系統,但是對于初中的學生來說卻顯得很枯燥乏味,把簡單的問題變得復雜難以理解。因為畢竟這個天天都能見到的日用品再普通不過了,顯然沒有什么新意和樂趣可激發學生的興趣。所以在教學處理上我是這么做的:
先設計一個情景劇,在黑板中間畫一條豎線把它假想成平面鏡,然后找兩位同學上來分角色扮演實物和鏡子里的像,“物體”先動一步,然后“虛像”根據他的變化做出相應的變化,(如敬禮,向前一步走,左轉等簡單動作)然后全班同學一起來進行觀察,得到初步的成像規律,即物體和像到鏡面的距離相等,上下相同,左右相反。通過再現這個生活情境,有效的激發了學生的學習興趣,使同學們帶著疑問,充滿好奇的開始進行科學探究活動。
然后通過分組實驗來進一步得出具體的規律:
改進方法如下:
選用的器材盡可能貼近生活且廉價:牛奶箱子(學生每個月都會發一箱牛奶,空箱子應該是唾手可得的。)玻璃板(箱子口一般大小即可), 黑卡紙,坐標紙,粗記號筆,透明膠布。
1.玻璃的邊緣比較鋒利,為了避免實驗過程中傷到同學們,所以需要把邊緣粘上透明膠布,玻璃不能太厚,因為兩個分界面會產生兩個虛像,而且還會發生折射,產生較大誤差,對實驗有干擾,不易區分。
2.以往的實驗過程周圍的環境比較復雜,易造成視覺的誤差,所以這次試驗我選擇在牛奶的暗箱里去做,用黑色卡紙把牛奶箱子的內表面糊上,而且下面的紙采用坐標紙,便于觀察并做出實驗的標記。
3.玻璃板要與坐標紙保持垂直。這個實驗的前提條件先不給出,讓同學們自己去做,然后發現玻璃板與坐標紙不垂直的情況下,坐標紙上的寫的字所成的虛像會浮在玻璃后的坐標紙上、或沉在坐標紙下面,用記號筆是無法描像的,這時由學生們自己歸納總結出要鏡面與桌面垂直。
探究“平面鏡成像特點”的實驗是新課程標準規定的必做實驗之一,在教學中我發現學生會遇到不少困難,如果學生糊涂地做實驗,則如囫圇吞棗,只是表面上掌握知識,死記硬背結論。老師及時發現問題,及時化解顯得十分重要,以下是我在教學中一些體會。
一、器材的選擇
問題1:如何確定像的位置?這是個難點,根據生活經驗,學生很容易猜想出平面鏡成像的特點,這時可引導學生根據猜想選擇器材。要探究平面鏡成像的特點,首先要確定像的位置。學生遇到這樣的問題:如果把棋子從平面鏡前拿走,與鏡后的像比較大小,則像就不存在了。老師提出問題:“既不拿走鏡前棋子,又要能方便比較大小,有兩全齊美的辦法嗎?”于是學生發現要選擇兩個完全相同的棋子,便于確定像的位置。
問題2:為什么用玻璃板代替平面鏡做實驗?老師提出問題。學生思考后找到答案,因為玻璃板是透明的,可以透過玻璃板看到像的位置。
問題3:有學生提出用棋子代替蠟燭更好一些。你認為選擇棋子和蠟燭哪種做法更好?請說出你的理由。我引導學生討論這個問題。學生進行討論發現答案:選擇棋子好,因為蠟燭在燃燒時變短,導致兩支蠟燭不等大,用棋子能更好地比較像與物的大小關系;還因為用棋子做實驗更環保。
問題4:將玻璃板和棋子放在白紙上、方格紙上都可進行實驗。你認為選擇白紙和方格紙哪種做法更好?說出你的理由。選擇方格紙好,理由是使用方格紙可以直接在紙上判斷像與物之間的位置關系,方便比較像與物到鏡面的距離,使實驗更簡潔。
二、學生操作
問題1:玻璃板怎樣放置在桌面上?由于學生之前學習了重力的知識,知道重力方向是豎直向下的,受此影響,大部分同學認為玻璃板應豎直放置。于是筆者做了這樣的嘗試:一張桌子的桌面是水平的,一張桌子的桌面與水平面成30°,通過實驗,學生發現如果是水平桌面,則豎直放置和垂直放置是一樣的,但如果桌面不是水平的,則只能垂直放置,在此基礎上啟發學生畫圖分析。
問題2:由于玻璃板有厚度,在白紙上畫出玻璃板的位置時,會有兩條線,記下平面鏡的位置,那么以哪條線為標準較好呢?引導學生再次觀察像,學生會觀察到前面的像亮一些,后面的像暗一些,棋子通過玻璃板前面的面成像更清晰,所以結論是選擇前面的線為標準,測量像與物到鏡面的距離較好。
問題3:為了驗證“平面鏡中所成的像是虛像”的猜想,你的操作是什么?你是如何判斷的?學生往往會出現兩個問題:一是光屏放置在何處,如果放置在沒有成像的地方,則光屏上沒有像就不能說明平面鏡所成的像為虛像;二是怎樣看虛像,如果在玻璃板前面看,則雖然能看到像,但不能說明平面鏡所成像為實像。引導學生總結出正確操作:移去玻璃板后的棋子,將一張白紙豎直放在棋子的像所在位置,直接觀察白紙上是否有棋子的像。若白紙上沒有棋子的像,則說明平面鏡中所成的像是虛像。
三、數據處理
問題1:每組學生記錄了三組數據,發現像與物到鏡面的距離不相等,偏差較大,這是什么原因呢?引導學生回顧實驗過程,評價實驗過程??赡苁窍衽c物沒有完全重合,導致像的位置找錯了;可能是玻璃板有厚度,導致距離測錯了;可能是玻璃板沒有垂直放置,導致像的位置偏上或者偏下。
問題2:如果發現所記錄的像距和物距相差很小,只是估計數字不同,還能得出像與物到鏡面的距離相等的結論嗎?學生會產生疑惑,啟發學生發現只是測量誤差引起的數據差別,并不能說明像與物到鏡面的距離不相等。
四、評價結論
問題1:某學生身高1.6米,當該學生后退10米時,感到像變小了,能否證明像與物的大小不相等呢?當然不能證明,眼睛里的晶狀體相當一個凸透鏡,視網膜相當光屏。從人眼瞳孔中心對物體的張角與視角相等,所以視角的大小決定了視網膜上物體的像的大小。同一個人,離眼睛遠的時候,它的視角比近處的視角小,因此,遠處的人看起來比近處的小,近大遠小就是這個道理。
問題2:若平面鏡上分布幾個黑墨水點,所成的像上也有幾個黑點嗎?當然沒有,黑點只是影響反射光的多少,進而影響的是像的明亮程度。
明確探究問題,學生在觀察的基礎上發現問題,提出問題。為了降低探究的難度,需要設置探究階梯,探究形式采用教師引導下的問題啟發和討論的方式,使學生既發揮自主性又不失盲目性。學生體驗探究過程并能解決基本問題并簡單應用,培養學生的問題意識和創新意識。
參考文獻:
八年級物理平面鏡成像這一節,在研究平面鏡成像特點的實驗時,如按書中實驗操作方法,會發現蠟燭移動時很難保持豎直狀態,而且容易傾倒,影響效果。而我們改用光具座做這個實驗時,操作就會很簡單,完全可以做學生實驗。操作是這樣的:如圖(系數碼相機所照),選取一塊比蠟燭略高的薄玻璃板(用厚玻璃板做時會出現兩個不重合的像)。用光具座的兩個滑塊將玻璃板豎直夾在光具座的中間位置,擰緊滑塊下面的固定螺絲。蠟燭是粘在可移動的滑塊上。下面的操作過程和書中大致相同,這樣做移動蠟燭就會很方便,物距和像距可以從光具座的標尺上直接測出。這個實驗的關鍵是玻璃板和蠟燭豎直固定好,可以使用鉛垂線校驗,使實驗更準確。
制作簡易潛水艇模型
蓋向青
山東東營區(新區)第一中學,山東省東營市257000
在進行“物體的浮沉條件”教學時,為了能更好的讓學生理解潛水艇的浮沉原理,很多老師通過視頻、錄像等手段將潛水艇的浮沉過程展現在學生面前。應該說對學生的視覺是一種震撼。但這些視頻錄像并不能很好的解釋其浮沉原理。在教學中我嘗試自制簡易潛水艇模型并應用于教學,取得了較好的效果。
其制造方法如圖所示:
大塑料瓶中裝滿水;小玻璃瓶內裝入適量水,不蓋瓶蓋將其倒扣放入大塑料瓶內,并使其漂浮在大瓶中;然后將大塑料瓶瓶蓋擰緊。
使用方法:使用時只要略用力捏塑料瓶,小玻璃瓶就會下沉;當松手時小玻璃瓶就會上浮。當用力適當時小玻璃瓶將懸浮在水中。
原理:當用力擠壓塑料瓶時,塑料瓶中的水因壓強增大而進入到小玻璃瓶中,使小玻璃瓶的重力增大而下沉。當松開手時,小玻璃瓶中的水在內部氣壓的作用下排出一部分,使小玻璃瓶的重力減小而上浮。
從生活走向物理,結合學生生活體驗,提出物理問題,引領學生猜想與假設。例如,教課版八年級《 平面鏡成像》實驗的教學,從學生熟悉的照鏡子出發,提出“平面鏡到底能成什么樣的像?像和物大小一樣嗎?像和物到鏡子的距離如何”等諸多問題。引導學生結合平時照鏡子的生活體驗,進行猜想成像性質,于是各種猜測就出現了。通過課堂提問的方式讓學生用語言表述內心的假設,雖然猜測很簡單,表達不甚準確,但是,引發了學生的興趣,充分地調動了全體學生參與的積極性,使得課堂氣氛非?;钴S。
二、讓學生制定計劃,動手設計實驗
制定計劃與設計實驗是科學探究過程中的重要環節。有了猜想與假設之后,就要驗證是否正確。引導學生觀察《平面鏡成像》實驗裝置進行思考,讓學生提出如下問題:
1.用玻璃板代替平面鏡的目的是什么?
2.為什么要找兩支相同的蠟燭?
3.像與物體的連線與鏡面有什么關系?
4、平面鏡成像是虛像還是實像?
5.平面鏡如何放置最好?
6.兩只蠟燭是否都需要點著?
7.都需要記錄哪些數據?
8.實驗操作程序是什么樣的?
根據上述問題和猜想,明確實驗原理、實驗目的,讓學生制定計劃,設計實驗。由于學生剛剛開始學物理,教師組織學生對設計方案進行交流,針對探究的方案進行指導,并做出適當的評價、歸納和總結。引導學生對自己提出的實驗方案進行改良,從而確定了實驗方案。
三、選擇器材,進行實驗,收集數據
動手實驗前,教師幫助學生設計完成探究步驟,同時提醒學生在進行實驗時,怎樣才能保證器材安全,怎樣減小誤差,怎樣讓實驗更方便操作等等。讓學生嘗試選擇探究所需器材,比如使用什么儀器才能測量像距、物距?為什么選擇平板玻璃而不選擇不透明的平面鏡?讓學生形成綜合分析各種因素選擇實驗器材的意識,逐步提高全體學生選擇實驗器材的能力。以小組為單位,進行實驗。學生在桌子上平鋪白紙,在鏡前點燃蠟燭,但手不能伸到鏡子里去,自然的想到用平板玻璃代替平面鏡,在玻璃板的后面放上一只沒有點燃的蠟燭,移動位置觀察到了和點燃的蠟燭完全重合的像,看到蠟燭燃燒但沒有點燃,得到了平面鏡成虛像的事實。
實驗數據是形成科學結論的證據。因此,一定要讓全體學生參與到實驗中去,認真收集數據。同學們觀察、記錄像到平面鏡的距離和物體到平面鏡的距離,得到多組實驗數據,并記錄在表格中。學生有了探究欲望與勇氣,他們還要繼續探究平面鏡斜放成像如何?等等。雖然平時有些學生不愛動手,但在其他同學的影響、老師鼓勵下,也踴躍的參與到探究中來。這樣的探究活動不僅激發了學生的學習興趣和求知欲,還增強了學生的動手動腦能力,同時也培養了學生們的分析概括、交流及科學探究能力。
五、根據實驗,得出結論
科學探究目的,是為了通過探究發現客觀規律。學生進行實驗后,各小組根據實驗記錄數據及實驗現象,分別綜合、討論、交流得出結論:平面鏡成虛像,物體到平面鏡的距離與像到平面鏡的距離相等,像和物大小相等,像和物對應點連線與平面鏡垂直。通過科學探究得出科學結論的同時,以小組為單位開展探究性實驗,使學生產生緊迫感,有利于學生之間相互研討、相互啟發、相互學習、相互幫助,從而產生1+1>2的效果。
六、讓學生學會合作與交流,培養科學探究的能力
新課程標準已經將知識與技能、過程與方法、情感態度和價值觀擺在了同等重要的位置。因此我們不能只關注學生實驗的結果是否理想,更要關注學生對探究過程的自主參與程度。不管實驗結果如何,在得出實驗結論之后,都要組織學生進行交流和討論探究過程的有關問題:
1.你的猜想和實驗結論是不是相符?
2.你的結果和其他同學相比有沒有差異?
3.在探究過程你是否發現了新問題?
1.知道平面鏡成像的特點和虛像的概念,知道平面鏡的應用.
2.初步學習用光路圖研究幾何光學的成像問題.
能力目標
1.通過平面鏡成像特點的實驗,培養實驗操作能力、觀察能力.
2.通過對實驗現象的觀察與分析,以及歸納得出平面鏡成像特點的過程,培養學生的分析概括能力.
3.通過根據平面鏡成像特點,運用對稱法確定物體在平面鏡中所成的像,初步培養學生運用數學方法來解決物理問題的能力.
情感目標
通過平面鏡在日常生活、生產、科技方面廣泛的應用,激發學生強烈的求知欲,培養學生良好的非智力品質.
教學建議
教材分析
本節教材先通過日常生活中的鏡子成像的現象引出平面鏡成像的概念,然后通過實驗歸納出平面鏡成像的規律.再從光的反射定律出發,借助于作圖分析發光點怎樣成虛像,并擴展到物體怎樣成虛像.最后加強了聯系實際,列舉了一些日常生活中用用平面鏡的例子.并介紹了平面鏡在潛望鏡上的應用.講好本節課的關鍵是指導學生做好實驗,平面鏡成像的規律是本節課的重點,虛像概念的建立是本節教學的難點.
教法建議
1.研究平面鏡成像特點的實驗,對于基礎較好的學生,應作為探究性實驗進行教學.
2.進行必要的實驗指導:
1)盡可能選薄一些的玻璃,否則會看到兩個不重合的像.
2)平板玻璃一定要保證豎直設置,兩只蠟燭大小應一樣并豎直放置以方便觀察和研究.
3)怎樣判定蠟燭B與蠟燭A的像重合:如圖5-3-1,手移動B,當看見B與A的像變成一只點燃的蠟燭,從不同的角度看,都看到B的芯上有火焰,B正好跟A的像重合.這時,用筆貼近A和B的下端,描出它們與紙的接觸線,得到兩個小圓.這兩個小圓的圓心,就是A和B的位置.
3.滲透從簡單到復雜的研究物理問題的方法.
課本從發光點S的像推論物體的像,教學中還可把物體的像區分為發光物體的像和發光物體的像,并在教學中說明這種由簡單到復雜的研究物理問題的方法.
4.在做好實驗的基礎上,借助光路圖分析平面鏡成像原理和虛像的概念,有助于學生理解.
教學設計示例
教學重點:通過實驗總結得出平面鏡的成像特點
教學難點:“虛像”概念的建立
教具:
同樣大小(長短、粗細)的蠟燭一對、小蠟燭一只、大蠟燭一只;平面鏡一面,平板玻璃一塊,支架一幅,方格紙一張,同樣大小的三角板(30度,60度)一對、刻度尺一把.
教學過程:
一、新課引入
方法1:由日常生活中的照鏡子引入課題
課前要求學生在家中分別在大面鏡前和小面鏡前觀察自己的像,提出平面鏡成像的概念,并提出問題:
1)人或物體在鏡中的像的形狀、大小跟原物一樣嗎?
2)人或物體在鏡前移動時,鏡中的像怎樣移動?
3)鏡中的像是否能和小孔成的像一樣呈現在光屏上?
通過對上述問題的議論和回答,引出研究平面鏡成像特點的實驗.
方法2:在教室前懸掛一大一小兩面鏡子(懸掛的角度盡可能是同學們都能看到自己的像),從而調動學生的興趣,再準備幾面鏡子,讓學生從前傳到后,觀察自己的像并與前面兩面鏡中的像相比較,提出問題引入新課.
二、新課教學
1.平面鏡成像特點
探究平面鏡成像特點
提出問題:我們生活中用的鏡子是平面鏡,平面鏡成像有什么特點呢?具體地說就是像的位置有什么特點呢?像的大小有什么特點?
探究指導:要探究平面鏡成像特點,必須解決好以下幾個問題:
1)我們雖然可以看到物體在平面鏡里的像,但如果在平面鏡后面仿制一塊光屏(白紙),屏上不會呈現物體的像,因此我們無法用尺子去測量像的位置和大小.怎樣解決這個問題?為此,你選用什么樣的“平面鏡”?
2)如何確定像的位置?
3)如何比較物到鏡面的距離與像到平面鏡的距離關系?
4)如何比較物像的大小、形狀的關系?
5)怎樣觀察物與像的左右關系?
6)怎樣通過實驗判定像的大小與物到鏡的距離是否有關?
學生設計實驗和進行實驗
交流分析歸納得出探究結果:
1)平面鏡所成像的大小和物體的大小__________.
2)像到平面鏡的距離與到平面鏡的距離關系是__________.
3)像的左右與物的左右關系是__________.
4)像的上下與物的上下關系是__________.
5)當物體遠離或靠面鏡移動時物體的像的移動情況是____________________.
像的大小、形狀的變化情況是________________________________________.
2.虛像
方法1:從平面鏡成像原理出發
讓學生結合課本70頁圖5-14,根據光的反射定律畫出發光點S射向平面鏡的兩條入射光線的反射光線,指出鏡平面鏡發射出來的光線是發散的,不會相交.由于光的直線傳播,人們習慣的認為看見的東西都在前方,會覺得反射光像是從前方鏡中的像點射來的.實際上鏡中并沒有光直接到達.這說明虛像點不是反射光線的交點,而是反射光線的反向延長線的交點,是虛的.
老師演示:(用攝像機代替學生的眼睛反映在大倍投上)
點燃的蠟燭放在平板玻璃前,通過玻璃觀察觀察到像,并用光屏接收像,直到認為接收到像,移動攝像機的鏡頭繞過玻璃直接對準光屏,光屏上并無像存在.
方法2:學生分組實驗,分別嘗試用光屏接收像,但接收不到,使學生對平面鏡成虛像產生強烈印象.然后通過對平面鏡成像光路圖的研究,討論兩個問題:(1)到達觀察者眼睛的光是從何處反射來的?(2)像點是怎樣形成的?教學中,學生比較能接收像點實際上不存在的觀點,但他們感到困惑的是人為什么會造成這樣的感覺,因而給教學帶來一些困難.可告訴學生,人們的這個認識的由來是根據光在均勻介質中沿直線傳播的事實.
3.平面鏡的應用
平面鏡的應用比較廣泛,結合課本上的插圖,讓學生了解平面鏡的應用.除課本上提到的,可以讓學生列舉還看到在哪些地方使用平面鏡,并結合每種情況,分析平面鏡起什么作用.
三、板書設計
探究活動
知識目標
1.知道平面鏡成像的特點和虛像的概念,知道平面鏡的應用.
2.初步學習用光路圖研究幾何光學的成像問題.
能力目標
1.通過平面鏡成像特點的實驗,培養實驗操作能力、觀察能力.
2.通過對實驗現象的觀察與分析,以及歸納得出平面鏡成像特點的過程,培養學生的分析概括能力.
3.通過根據平面鏡成像特點,運用對稱法確定物體在平面鏡中所成的像,初步培養學生運用數學方法來解決物理問題的能力.
情感目標
通過平面鏡在日常生活、生產、科技方面廣泛的應用,激發學生強烈的求知欲,培養學生良好的非智力品質.
教學建議
教材分析
本節教材先通過日常生活中的鏡子成像的現象引出平面鏡成像的概念,然后通過實驗歸納出平面鏡成像的規律.再從光的反射定律出發,借助于作圖分析發光點怎樣成虛像,并擴展到物體怎樣成虛像.最后加強了聯系實際,列舉了一些日常生活中用用平面鏡的例子.并介紹了平面鏡在潛望鏡上的應用.講好本節課的關鍵是指導學生做好實驗,平面鏡成像的規律是本節課的重點,虛像概念的建立是本節教學的難點.
教法建議
1.研究平面鏡成像特點的實驗,對于基礎較好的學生,應作為探究性實驗進行教學.
2.進行必要的實驗指導:
1)盡可能選薄一些的玻璃,否則會看到兩個不重合的像.
2)平板玻璃一定要保證豎直設置,兩只蠟燭大小應一樣并豎直放置以方便觀察和研究.
3)怎樣判定蠟燭B與蠟燭A的像重合:如圖5-3-1,手移動B,當看見B與A的像變成一只點燃的蠟燭,從不同的角度看,都看到B的芯上有火焰,B正好跟A的像重合.這時,用筆貼近A和B的下端,描出它們與紙的接觸線,得到兩個小圓.這兩個小圓的圓心,就是A和B的位置.
3.滲透從簡單到復雜的研究物理問題的方法.
課本從發光點S的像推論物體的像,教學中還可把物體的像區分為發光物體的像和發光物體的像,并在教學中說明這種由簡單到復雜的研究物理問題的方法.
4.在做好實驗的基礎上,借助光路圖分析平面鏡成像原理和虛像的概念,有助于學生理解.
教學設計示例
教學重點:通過實驗總結得出平面鏡的成像特點
教學難點:“虛像”概念的建立
教具:
同樣大小(長短、粗細)的蠟燭一對、小蠟燭一只、大蠟燭一只;平面鏡一面,平板玻璃一塊,支架一幅,方格紙一張,同樣大小的三角板(30度,60度)一對、刻度尺一把.
教學過程:
一、新課引入
方法1:由日常生活中的照鏡子引入課題
課前要求學生在家中分別在大面鏡前和小面鏡前觀察自己的像,提出平面鏡成像的概念,并提出問題:
1)人或物體在鏡中的像的形狀、大小跟原物一樣嗎?
2)人或物體在鏡前移動時,鏡中的像怎樣移動?
3)鏡中的像是否能和小孔成的像一樣呈現在光屏上?
通過對上述問題的議論和回答,引出研究平面鏡成像特點的實驗.
方法2:在教室前懸掛一大一小兩面鏡子(懸掛的角度盡可能是同學們都能看到自己的像),從而調動學生的興趣,再準備幾面鏡子,讓學生從前傳到后,觀察自己的像并與前面兩面鏡中的像相比較,提出問題引入新課.
二、新課教學
1.平面鏡成像特點
探究平面鏡成像特點
提出問題:我們生活中用的鏡子是平面鏡,平面鏡成像有什么特點呢?具體地說就是像的位置有什么特點呢?像的大小有什么特點?
探究指導:要探究平面鏡成像特點,必須解決好以下幾個問題:
1)我們雖然可以看到物體在平面鏡里的像,但如果在平面鏡后面仿制一塊光屏(白紙),屏上不會呈現物體的像,因此我們無法用尺子去測量像的位置和大小.怎樣解決這個問題?為此,你選用什么樣的“平面鏡”?
2)如何確定像的位置?
3)如何比較物到鏡面的距離與像到平面鏡的距離關系?
4)如何比較物像的大小、形狀的關系?
5)怎樣觀察物與像的左右關系?
6)怎樣通過實驗判定像的大小與物到鏡的距離是否有關?
學生設計實驗和進行實驗
交流分析歸納得出探究結果:
1)平面鏡所成像的大小和物體的大小__________.
2)像到平面鏡的距離與到平面鏡的距離關系是__________.
3)像的左右與物的左右關系是__________.
4)像的上下與物的上下關系是__________.
5)當物體遠離或靠面鏡移動時物體的像的移動情況是____________________.
像的大小、形狀的變化情況是________________________________________.
2.虛像
方法1:從平面鏡成像原理出發
讓學生結合課本70頁圖5-14,根據光的反射定律畫出發光點S射向平面鏡的兩條入射光線的反射光線,指出鏡平面鏡發射出來的光線是發散的,不會相交.由于光的直線傳播,人們習慣的認為看見的東西都在前方,會覺得反射光像是從前方鏡中的像點射來的.實際上鏡中并沒有光直接到達.這說明虛像點不是反射光線的交點,而是反射光線的反向延長線的交點,是虛的.
老師演示:(用攝像機代替學生的眼睛反映在大倍投上)
點燃的蠟燭放在平板玻璃前,通過玻璃觀察觀察到像,并用光屏接收像,直到認為接收到像,移動攝像機的鏡頭繞過玻璃直接對準光屏,光屏上并無像存在.
方法2:學生分組實驗,分別嘗試用光屏接收像,但接收不到,使學生對平面鏡成虛像產生強烈印象.然后通過對平面鏡成像光路圖的研究,討論兩個問題:(1)到達觀察者眼睛的光是從何處反射來的?(2)像點是怎樣形成的?教學中,學生比較能接收像點實際上不存在的觀點,但他們感到困惑的是人為什么會造成這樣的感覺,因而給教學帶來一些困難.可告訴學生,人們的這個認識的由來是根據光在均勻介質中沿直線傳播的事實.
3.平面鏡的應用
平面鏡的應用比較廣泛,結合課本上的插圖,讓學生了解平面鏡的應用.除課本上提到的,可以讓學生列舉還看到在哪些地方使用平面鏡,并結合每種情況,分析平面鏡起什么作用.
三、板書設計
2.知道在光的反射現象中光路可逆
3.知道潛望鏡、萬花筒的光學原理
技能目標學會平面鏡成像作圖法
重點
平面鏡成像特點
難點
“像”的概念,區別實像和虛像,全國公務員共同天地
教學過程
復習
1.光的直線傳播
2.光的反射現象及反射定律
3.光路可逆
導入
學生觀察課本P54照片
設問湖中的倒影是怎樣產生的?為什么與湖面上的景物對稱?
展示表面平的鏡子、玻璃板、表面拋光的金屬板、平靜的水面、大理石及透明塑料片等都能產生與物體對稱的影子。
這類反射面是平面的鏡子稱為平面鏡。
新課
一、平面鏡所成的像有什么特點?
實驗1內容活動卡P35實驗1
記錄將蠟燭和蠟燭的像的位置用刻度尺連起來,
量出蠟燭到鏡面的距離和蠟燭的像到鏡面的距離。
結論平面鏡所成的像是虛像;像和物體到平面鏡的距離相等;像和物體的大小相等;像和物體對鏡面來說是對稱的。
實驗2內容活動卡P35實驗2
觀察比較描畫與原畫的大小、左右和朝向關系
結論虛像、對稱、大小相等
練習課本P56思考與練習1.2.5.
二、平面鏡中的像是如何產生的?
閱讀課本P54-P55
發光點S發出的光束經平面鏡反射,進入人眼。所有反射光線的反向延長線都交于鏡面后的S''''。因為光的直線傳播,人眼感到反射光線是從鏡面后的S''''發出的,好像S''''在發光,S''''實際沒有光線射出,它是發光點S在平面鏡中所成的虛像。物體上的每一點都會在平面鏡中形成一個相應的虛像點,在平面鏡中就形成了物體的像。像的大小與平面鏡的大小無關。
演示平面鏡成像作圖法
利用物像對稱性先決定像點位置,任取兩根發散光線并畫出反射光線。(用虛線表示反射光線的反向延長線)
提問如果入射光線沿著反射光線的方向射入,情況會怎樣?
練習活動卡P36思考和討論1.2.
課本P56思考與練習3.4.6.
三、平面鏡的應用
閱讀課本P55
平面鏡作用:1.成像2.改變光路
練習活動卡P37探究1.2.3.
小結1.平面鏡所成的像特點
2.平面鏡中的虛像的產生
3.平面鏡的應用
作業
活動卡P38家庭實驗1.2.
板書
一、平面鏡成像特點
1.平面鏡所成的像是虛像;
2.像和物體到平面鏡的距離相等;
3.像和物體的大小相等;
4.像和物體對鏡面來說是對稱的。
二、平面鏡成像原因
1.光的反射
2.光路可逆
(1)了解平面鏡成像的特點。
(0pt">(2)了解平面鏡成虛像,了解虛像是怎樣形成的。
(3)理解日常生活中平面鏡成像的現象。
(4)初步了解凸面鏡和凹面鏡及其應用。
2.過程與方法
(1)經歷“平面鏡成像特點”的探究,學習對實驗過程中信息的記錄。
(2)觀察實驗現象,感知虛像的含意。
(3)通過觀察感知球面鏡對光線的作用。
3.情感、態度、價值觀
(1)在探究“平面鏡成像特點”中領略物理現象的美妙與和諧,獲得“發現”成功的喜悅。
(2)培養實事求是的科學態度。
(3)通過對平面鏡、球面鏡的應用的了解,初步認識科學技術對人類生活的影響。
教學設計思想:
1、通過探究,使學生經歷基本的科學探究過程,學習科學探究方法,發展初步的科學探究能力,領略物理課教學的特點和魅力。
2、本課的重點是:在“探究”和“設計”的過程上:“如何探究像與物是否等大”(實驗目的)怎樣比較虛像與物的大小找一個跟物體完全相等的物體(替代物)與像比較大小怎樣才能同時觀察到像與替身物把平面鏡改為白玻璃(實驗基本思想方法),從而有意識、有目的、有針對性地訓練和提高學生思維的靈活性和技巧性,開拓學生思路,對學生思維的靈活性、深刻性和方向性進行訓練,培養其發散思維能力。
教學過程設計:
一、新課引入
1、提出問題:照鏡子,平面鏡能成像(從生活中發現問題),平面鏡成像有什么特點呢?
二、新課教學
2、提出猜想:
平面鏡成像有什么特點呢?
(教師不做任何暗示,讓學生充分想象)
[學生討論、歸納]可能有下列猜想:(允許有不正確猜想)
(1)、像與物等大;
(2)、像與物到平面鏡的距離相等;
(3)、像與物左右相反;
3、制定計劃與設計實驗:
如何來探究像與物的大小是否相等呢?
[明確探究目的]
[老師給學生思考空間,學生:思考、分析、討論、歸納]
我們采用什么方法來驗證像與物是否相等呢?[設疑]
比較像與物的大小。[明確探究方法]
找一個跟鏡前物體完全相同的物體[替身物體]與像比較。
4、進行實驗與收集證據:
同學們找桌子上的器材試試看,行不行。[白玻璃暫時不取出]
用兩支相同的筆。
用兩只相同的蠟燭。
同學們成功了嗎?有什么障礙?
從平面鏡的正面看見了像,想把“替身物體”放到平面鏡后面的像位置上,從平面鏡的背面,只看到“替身物體”,而看不見像,所以無法比較像與物的大小。
為什么像不見了呢?[學生:思考、討論]
平面鏡成的像不是真實存在的。
有沒有真實存在的像,你們見到過嗎?
小孔成像,像是有光線投射到光屏上形成的。
投影儀投射到銀幕上的像。
電影院放映機投射到銀幕的像。
樹林里地面上圓形的小光斑就是太陽的像。
平面鏡成的像是不是有實際光線會聚而成的呢?
不是的,平面鏡的背面有一層漆,光線是不能透射過去的。
[小結]好!由實際光線會聚而成的,能夠用光屏接收到的像,我們叫它實像,而平面鏡成的像是光屏接收不到的,不是真實光線相交而成的像,所以叫作虛像。
怎樣才能同時看見像和“替身物體”?
[學生:思考、分析、討論、歸納]
要同時觀察到像和替身物體,必須要讓物體通過鏡面的反射光線和替身物射出的光線都能進入人眼。(教師在此可作適當解釋“光的反射”,具體下面要學習)
B.倒影比真實景物的清晰度略差一些
C.倒影中物體排列的左右位置與拍照時的真實位置正好相反
D.倒影中物體的高度比真實物體略大一些
分析 平面鏡成的像是虛像,然后根據平面鏡成像的特點進行選擇、判斷.
解答 由于平面鏡所成的是正立、等大且左右相反的虛像;所以倒影中物體排列的左右位置正好和拍照時的真實位置相反;由于光在反射過程中存在能量損耗,因此倒影比真實景物略暗且清晰度略差一些;所以只有D選項不符合平面鏡成像原理,選D.
例2 在清澈的湖面上空,小燕子正在向下俯沖捕食.在小燕子向下俯沖的過程中,關于它在湖水中的像的虛實,它和像之間的距離,正確的說法是( ).
A.虛像,距離變小
B.實像,距離變小
C.實像,距離變大
D.虛像,距離變大
分析 平面鏡所成的像是虛像,它是由反射光線反向延長線相交形成的;像和物體到平面鏡的距離相等.
解答 ①平靜的湖水相當于平面鏡,它把來自小燕子的光進行反射,反射光線反向延長相交就形成了像,由于該像不是實際光線會聚形成的,所以該像是虛像;
②平面鏡所成的像與物體到平面鏡的距離相等,當小燕子向下俯沖過程中,由于小燕子與水面的距離變小,所以像與水面的距離也變小,故小燕子與像之間的距離在變小.選A.
例3 如圖2所示,在“探究平面鏡成像特點”的實驗中,下列說法正確的是( ).
A.為了便于觀察,該實驗最好在較暗的環境中進行
B.如果將蠟燭A向玻璃板靠近,像的大小會變大
C.移去后面的蠟燭B,并在原位置上放一光屏,發現光屏上能成正立的像
D.保持A、B兩支蠟燭的位置不變,多次改變玻璃板的位置,發現B始終能與A的像重合
分析 (1)物體射出的光線對人眼刺激越強,人眼感覺物體越亮,物體經過平面鏡反射,反射光線進入人眼的光線越多,人眼感到物體的像越亮.在比較亮的環境中,很多物體射出光都對眼睛有刺激,干擾人的視線.(2)平面鏡成像大小跟物體的大小有關,這是關鍵.(3)平面鏡所成的像是虛像,虛像不是實際光線的會聚點,所以不會出現在光屏上.(4)如果實驗中玻璃板前后移動,則像距物距不相等,自然使B始終不能與A的像完全重合.
解答 A.在比較明亮的環境中,很多物體都在射出光線,干擾人的視線,在較黑暗的環境中,蠟燭是最亮的,蠟燭射向平面鏡的光線最多,反射光線最多,進入人眼的光線最多,感覺蠟燭的像最亮.所以在比較黑暗的環境中進行實驗效果好.
B.平面鏡成像大小跟物體大小有關,與物體到平面鏡的距離無關,蠟燭A向玻璃板靠近,像的大小不會變化.
C.因為光屏只能接收實像,不能接收虛像,所以移去后面的蠟燭B,并在原位置上放一光屏,不能發現光屏上有成正立的像.
D.如果多次改變玻璃板的位置,玻璃板前后移動,則像距物距不相等,所以會發現B始終不能與A的像完全重合.
選A.
例4 把一個高0.8m的平面鏡豎直放置,一個身高1.6m的人以2m/s的速度沿垂直于平面鏡的方向走近,那么他在鏡中的像( ).
A.高度為1.6m,以2m/s的速度靠面鏡
B.高度變大,以2m/s的速度遠離平面鏡
C.高度為0.8m,以2m/s的速度靠面鏡
D.高度變大,以4m/s的速度遠離平面鏡
分析 根據平面鏡成像的特點:像與物體大小相等,像距等于物距,物像對稱,進行分析即可得出答案.
解答 因為平面鏡成像的特點是像與物體大小相等,已知此人身高1.6m,所以他在鏡中的像高也是1.6m.
由平面鏡成像的特點可知他以2m/s的速度在垂直平面鏡的方向上走面鏡時,他在平面鏡中的像也以2m/s的速度在垂直平面鏡的方向上走面鏡,所以選項A正確.
例5 如圖3所示,小華家的小貓在平面鏡前欣賞自己的全身像,此時它所看到的全身像應是鏡中的( ).
由于平面鏡是在一塊平板玻璃的一面均勻地鍍上一層金屬膜(多是銀,現在也用鋁等),膜外面涂上一層保護漆(圖1)。當光射到平面鏡上,先透過玻璃層,遇到金屬膜則全部反射,反射光先透過玻璃層再進入空氣里傳播,光在經過空氣和玻璃的交界面時雖有折射,但因玻璃較薄,一般不考慮其對光路的影響。
二、平面鏡是怎樣成像的?
平面鏡前的蠟燭是怎樣成像的呢?如圖2,在燭焰上取一點S,發光點S射向鏡面的光線經鏡面反射,這些反射光線的反向延長線會相交于鏡面后同一點S′(根據光的反射定律和三角形全等知識可證明),而這些反射光進入眼睛后,眼睛只能感覺到光是沿直線傳播而來(即不能感覺出光在進入人眼前的過程中是否改變過光路,只能感覺光是沿最后進入眼睛的光所在直線上的某點發出的),所以反射光AD、BE、CF進入人眼后,人就感覺到它們好像是從它們反向延長線的交點S′發出的,于是就看到了像點S′。通過實驗知道,在鏡子后面實際上并沒有這個發出光線的點,所以叫虛像,物體上的每個點在鏡子里都能按如此原理成一個像點,所有的像點就組成整個物體的虛像(這就是平面鏡成像原理)。上述過程中眼睛只能感覺到的光是沿直線傳播而來,這是眼睛的生理功能所決定的,這一點需要我們慢慢理解它。
三、平面鏡成像大小與物體距鏡遠近是否有關?
通過實驗探究得知:平面鏡所成的虛像是正立的,像與物等大到鏡面等距。從實驗的角度容易理解這一結論,但由于在日常生活中,我們感覺到:物體距離平面鏡越遠而其像越小的情況。因而有人對“像與物等大”表示懷疑。這又怎樣來解釋上述“情況”呢?
原來,這是沒把“像”理解成一個客觀對象有關。一個物體只要放在平面鏡前方,它就能在平面鏡中對稱的位置上成一個像,這個像雖然是虛像,但它與物體一樣是客觀存在的事實。
而實際上,物體的長度(含長短、粗細)是一定的,但人距它越遠,看到它感覺到它會越小,這與物體在視網膜上所成的像的大小有關。即物體距眼睛越遠,通過眼球“凸透鏡”成于視網膜上的倒立、縮小的實像也就越小,通過視神經傳輸到大腦視覺中樞感覺到的物體就越小。因此不能因距離它遠感覺到它小,就說它的長度在變小。而實際上物體的長度是由物體本身決定的,而不是以我們的感覺來決定的。所以,無論我們距物體遠近感覺它大或小,物體的長度都未變。但在生活中,我們看到的遠處的物體,能對它的大小進行估計,這是根據物體在背景中的大小比例并結合生活經驗,綜合分析而得到的。
在平面鏡前觀看物體的像大小也是這樣的道理,應理解像是一個“客觀的對象”,其大小是由像本身來決定,根據平面鏡成像特點知,像與物始終是等大的,所以,無論我們感覺到物距平面鏡的距離發生怎樣的變化,從而感覺到的像無論是大還是小,它也只能是由物體本身來決定,而不是以我們的感覺來決定的。平面鏡成像大小與物體距鏡遠近無關。
四、為什么平面鏡成像與實物左右相反而不上下相反?
當你面對平面鏡舉起左手時,映在鏡中自己的像卻是舉起右手,在平面鏡中成像與實物總是左右相反而不上下相反(圖3),為什么呢?
這可從平面鏡成像的原理來分析:物體放在平面鏡前,它上面的每個點反射出的光遇鏡即反射,其反向延長線于鏡中相交的點即是成像點。物體上所有點射出的光遇鏡反射后都按上述那樣在鏡中形成所有的像點而組成虛像。因而像與物體大小相同,像到鏡的距離與物體到鏡的距離相等。于是像與物體相對于平面鏡對稱。