一、教学目标
- 物理观念:知道平面镜成像的特点,能说出平面镜成虚像;能用“像与物关于镜面对称”解释常见平面镜现象。
- 科学探究:经历“提出问题—猜想假设—设计实验—收集证据—归纳结论”的过程,会用玻璃板、两支相同蜡烛等器材探究像与物的关系。
- 科学思维:通过用未点燃蜡烛替代镜前蜡烛的像,体会等效替代法;能区分视觉上的“近大远小”与测量结论中的“像与物等大”。
- 科学态度与责任:在分组实验中如实记录数据,愿意交流异常数据并尝试寻找原因。
二、教学重难点
重点:探究平面镜成像特点;理解像与物大小相等、像与物到镜面距离相等、像与物连线与镜面垂直。
难点:虚像概念的建立;用等效替代法确定像的位置。
三、教学过程
环节一:情境导入(约5分钟)
师:请一名学生照平面镜,观察镜中的像。提问:像在镜面内还是镜面后?像的大小和本人一样吗?
问题链:
①你看到的像在什么位置?
②像能否用白纸接到?
③当你远离镜子时,像的大小是否改变?
学生凭经验回答,容易出现“像在镜子里”“人离远像变小”等前概念。教师不急着纠正,只把学生的猜想板书为“位置、大小、虚实”三个待探究问题。
环节二:设计实验(约10分钟)
问题链:
①直接用平面镜,能确像的位置吗?
②换成玻璃板有什么好处?
③两支相同蜡烛能解决什么问题?
④怎样判断像能不能用光屏承接?
师生讨论后确定:用玻璃板代替平面镜,既能成像,又能看到玻璃板后的蜡烛B;把未点燃的蜡烛B放到像的位置,当B与A的像完全重合时,B的位置就是像的位置。教师点明:用B替代A的像,属于等效替代法。
明确器材:玻璃板、两支相同蜡烛、白纸、刻度尺、光屏、火柴。
环节三:分组实验(约18分钟)
实验步骤:
- 白纸平铺桌面,用支架竖直放置玻璃板,沿玻璃板画一条直线表示镜面位置。
- 把点燃的蜡烛A放在镜前某位置,观察玻璃板后的像。
- 将未点燃的蜡烛B在玻璃板后移动,从镜前观察,直到B与A的像完全重合,标记A、B位置。
- 改变A到玻璃板的距离,重复两次实验。
- 每次用刻度尺测量物距和像距,连接对应物像点,观察连线与镜面的位置关系。
- 把光屏放在像的位置,不透过玻璃板直接观察,看光屏上能否承接像。
学生记录数据表:实验次数、物距/cm、像距/cm、像与物大小比较、光屏能否承像。教师巡视时提醒:若B始终不能与A的像重合,先检查玻璃板是否竖直。
环节四:分析论证(约8分钟)
问题链:
①像距与物距有什么关系?
②物像连线与镜面有什么位置关系?
③光屏上能否得到像?说明什么?
各组展示数据,比较不同组的结果。学生归纳:像与物大小相等;像与物到镜面距离相等;像与物连线与镜面垂直;平面镜所成的是虚像。
难点突破:教师追问“离镜子越远,像看起来越小,为什么还说像与物等大?”引导学生用“像距等于物距”“B与A等大且重合”说明测量结论,理解视觉上的“近大远小”不等于像的大小变化。
教师规范:虚像是反射光线反向延长线会聚形成的,不能用光屏承接,作图中用虚线表示。
环节五:应用与检测(约4分钟)
问题链:
①潜望镜中平面镜起什么作用?
②医生检查牙齿的小平面镜怎样帮助看清牙齿?
③平静水面中的倒影可以用什么特点解释?
学生结合“成像”或“改变光路”回答。
分层检测:
必做——根据平面镜成像特点,画出竖直放置的平面镜前物体AB的像,并标出物与像到镜面的等距关系。
选做——实验中发现B蜡烛始终不能与A的像完全重合,写出最可能的原因及调整方法。
四、板书设计
平面镜成像
实验方法:玻璃板替代平面镜;B蜡烛替代A的像,等效替代法
成像特点:
像与物大小相等
像与物到镜面距离相等
像与物连线与镜面垂直
成虚像,用虚线表示
判断依据:光屏不能承接虚像
五、设计意图
本设计以“像在哪里、像与物什么关系、像是实是虚”三个问题串起探究过程,避免教师直接给出结论。用玻璃板替代平面镜,把不易确定的像的位置转化为蜡烛B可确定的位置,突破虚像与对称关系难点。用光屏能否承接作为虚像的操作判断依据,使抽象概念有可观察的证据。板书将实验方法与成像特点并列呈现,帮助学生建立“方法—证据—结论”的思维路径。课堂练习采用“必做作图+选做实验故障分析”的1+1结构,既保证基础目标,又给学有余力的学生留出分析空间,选做不计入必做总量。
