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第四章 光现象
第3节 平面镜成像
学习目标——物理学科素养
01
物理观念
知道平面镜成虚像，能区分实像和虚像，并能用平面镜成像特点解释照镜子、水中倒影等生活现象。
02
科学思维
会用“对称法”画物体在平面镜中的像，能建立简单成像模型，并能根据实验现象、数据归纳成像规律。
03
科学探究
会用玻璃板、蜡烛、刻度尺完成实验，记录物距、像距和像的重合情况。并能根据实验数据得出结论，并能解释误差原因分析及纠正。
04
科学态度与责任
实验过程中要记录现象与数据真实，不可随意更改。小组合作时应分工明确，和同学探讨实验相关问题。
教学重难点
教学难点
教学重点
1. 通过实验探究得出平面镜成像的特点；
2. 理解平面镜成像的原理是光的反射 。
1.理解平面镜成虚像的原理；
2.在实验探究中，准确确定像的位置和比较像与物的大小 。
观看视频，并思考如下问题：
国家大剧院和它在水中的倒影相映成趣，像什么呢？为什么会出现这种现象呢？
课堂引入
视频欣赏：国家大剧院
国家大剧院和它在水中的倒影相映成趣，宛如一个巨大的蛋壳。
知识点1 平面镜成像的特点
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
1. 两个基本概念
(1)平面镜
在物理学中，把反射面为平面的反射镜称为平面镜。
平静的水面
抛光的金属面
玻璃
平静的水面、抛光的金属表面、玻璃表面等都可以看作平面镜
当你照镜子的时候，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。平静水面上物体的倒影，也是物体通过水面这面“镜子”成的像。像不同于影，它能反映物体的“面貌”。
照镜子的小孩
水中的倒影
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
(2)像
当你站在穿衣镜前， 就会看到镜子里有一个一模一样的 “你”， 这就是你的像。 当你面镜， 它也向你走来； 当你远离平面镜， 它也随之远去； 当你举起右手， 它却举起了左手。
思考：平面镜所成的像与物体之间存在着什么样的关系？平面镜成像有何特点
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
2. 实验：探究平面镜成像的特点
【提出问题】
(1)平面镜所成的像与物体是左右______(填相同或相反)的。
(2)平面镜所成的像__________ （填 “比物体大” “比物体小” 或 “与物体等大”）。
(3)平面镜所成的像到镜面的距离 _____________________（填“比物体到镜面的距离大” “比物体到镜面的距离小” 或“与物体到镜面的距离相等”）。
与物体等大
与物体到镜面的距离相等
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【猜想与假设】
相反
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【实验思路】
问题1：如何确定像的位置？
玻璃板
点燃的
蜡烛A
未点燃的
蜡烛B
白纸
首先，用玻璃板代替平面镜，这样既能看见蜡烛的像，又能看见玻璃板后面的蜡烛；其次，用一支外形相同但未点燃的蜡烛，在玻璃板后面移动，当看上去该蜡烛的位置和点燃的蜡烛的像的位置重合时，它所在的位置就是点燃的蜡烛的像的位置。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【实验思路】
问题2：如何比较像和物体的大小？
当未点燃的蜡烛在点燃的蜡烛的像的位置时，透过玻璃板可以同时看到未点燃的蜡烛和点燃的蜡烛的像，观察它们的大小即可知道像和物的大小关系。
问题3：如何方便记录物体和像的位置？
可以在桌面上铺一张白纸，用铅笔在白纸上记录下点燃的蜡烛的位置以及像的位置（未点燃的蜡烛和像位置重合时所处的位置）；用铅笔沿玻璃板画一条线，即为平面镜的位置。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【实验器材】
薄玻璃板、支架（固定玻璃）、笔、两支相同的蜡烛、刻度尺、白纸等。
实验装置
（1）组装实验器材：在桌面上铺一张白纸， 白纸中间画出一条直线， 在所画的直线上边竖立一块透明的玻璃板 。
（2）确定像的位置：将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的面前， 可以看到它在玻璃板后面的像 。
再拿一支未点燃的相同的蜡烛B，
竖立着在玻璃板后面移动， 使它跟
前面点燃的蜡烛的像完全重合并记录
两支蜡烛的位置。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【进行实验】
（3）测量像与物到镜面的距离：改变点燃的蜡烛的位置，重做上面的实验。用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来。并用刻度尺分别测量它们到玻璃板的距离，比较它们的大小和位置关系。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
(4)比较像与物的大小关系：换用长度不同的蜡烛，再做几次实验。实验时注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。
(5)虚像的验证：在玻璃板后面像的位置放一张白纸当作光屏，从玻璃板侧面观察白纸上是否呈现蜡烛的像。
【实验数据记录】
次数 蜡烛到平面镜的距离/cm 像到平面镜 的距离/cm 像与物的
大小关系
1
2
3
……
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
9.00 9.00 等大
13.00 13.00 等大
17.00 17.00 等大
A
B
（1）未点燃的蜡烛和点燃蜡烛的像完全重合，说明物体的像和物体大小相等；
（2）蜡烛和蜡烛的像到玻璃板的距离相等。
（3）在白纸上不能呈现蜡烛的像，说明平面镜所成的像是虚像。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【分析论证】
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
在以上实验中，玻璃板后面并没有点燃的蜡烛，但我们却看到了玻璃板后面点燃蜡烛的像。请你试着用光屏承接玻璃板后面的像，观察光屏上能否看到点燃蜡烛的像。
(1)平面镜所成像的大小与物体的大小相等。
(2)像和物体到平面镜的距离相等。
(3)像和物体的连线与镜面垂直。
(4)平面镜所成的像为正立的虚像。
根据数学对称知识，平面镜成像的规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
【探究结论】平面镜成像的特点
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
（2）小红在实验的过程中， 发现玻璃板后面出现了两个像， 原因可能是什么？
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【交流讨论】
（1）小明实验时， 无论怎样在桌面上移动后面的蜡烛， 都无法与前面蜡烛的像完全重合， 可能的原因有哪些？
【提示】玻璃板与水平桌面没有垂直放置。
【提示】因为玻璃板有一定的厚度，有两个反射面都能成像。
【提示】比较像和物的大小关系，这是一种研究方法—等效替代法。
A
B
【提示】用平面镜不能确定像的位置，而用玻璃板既可以成像，又可以确定像的位置。
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
（3）为什么准备两支完全一样的蜡烛？
（4）为什么用透明薄玻璃板而不用平面镜？
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
视频：探究平面镜成像的特点实验
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【典例1】判断下列关于平面镜成像说法正误。
A．平面镜越大，物体离平面镜越近，成的像就越大（ ）
B．平面镜成的像与物体大小相等（ ）
C．平面镜成的像可理解为反射光线反向延长线相交而成的（ ）
D．看到平面镜中的虚像时，射入眼睛的光线不是由虚像发出的（ ）
E.平面镜成的像可能是虚像，也可能是实像（ ）
F.像到平面镜的距离大于物体到平面镜的距离（ ）
【详解】A．平面镜所成的像与物体大小相等，与平面镜的大小以及物体离平面镜的距离无关，故A 错误；
B．平面镜成的像与物体大小相等，这是平面镜成像的基本特点之一，故B 正确；
C．平面镜成虚像，虚像可理解为反射光线反向延长线相交而成的，故C 正确；
D．看到平面镜中的虚像时，射入眼睛的光线是由物体发出经平面镜反射而来的，不是由虚像发出的，故D 正确；
E．平面镜成的像是虚像，不是实像，故E 错误；
F．像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离，故F 错误；
知识点1：平面镜成像的特点
探究新知
【典例1】判断下列关于平面镜成像说法对错
G.如果镜前的人远离平面镜，像也远离平面镜（ ）
H.如果平面镜的高度小于人身高的一半，则该平面镜不能成该人完整的像（ ）
I.如果人以0.6m/s的速度面镜，镜中的像以0.6m/s的速度靠近人（ ）
J.如果镜前的人举起左手，像也举起左手（ ）
K.平面镜成像利用了光的反射原理（ ）
G．像与物到平面镜的距离相等，如果镜前的人远离平面镜，像也远离平面镜，故G 正确；
H．平面镜成的像总是与物体等大的完整像，镜子的大小只决定观察者能看到的视野范围，并不影响所成虚像的完整性，故H错误；
I．如果人以0.6m/s的速度面镜，像也以0.6m/s的速度面镜，那么像相对于人的速度是0.6m/s + 0.6m/s = 1.2m/s，即镜中的像以1.2m/s的速度靠近人，故I 错误；
J．平面镜成像时，像与物关于镜面对称，如果镜前的人举起左手，像会举起右手，故J 错误；
K．平面镜成像是光的反射现象，遵循光的反射定律，故K正确。
知识点2 平面镜的成虚像的原理
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
1.平面镜成虚像的原理
原因分析：由于平面镜后并不存在光源S′，进入眼睛的光并非来自S′，所以把S′叫做虚像。
S′
S
平面镜
在图中，光源 S 向四处发光，一些光经平面镜反射后进入了人的眼睛，引起视觉。由于有光沿直线传播的经验，人会感觉这些光好像是从进入人眼光线的反向延长线的交点S′ 处发出的。S′ 就是 S 在平面镜中的像。
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
平面镜成像的原理是光的反射。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交点。
物体上每一个点在平面镜后都有一个像点，所有像点组成了整个物体的虚像。
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
2.实像与虚像的区别
项目 实像 虚像
光线 是实际光线会聚而成的 不是由实际光线会聚成的，而是实际光线的反向延长线相交而成的
承接 可以用光屏承接 不能用光屏承接
像的特点 倒立的，如小孔成的像 正立的，如平面镜成的像
类型一：根据平面镜成像原理（光的反射定律）作图
3. 平面镜成像作图法
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
(1)从发光点S 引出两条光线，射到平面镜上；
(2)作两条入射光线的法线；
(3)根据反射定律，反射角等于入射角，作反射光线；
(4)作反射光线的反向延长线，交点即为发光点S 的像点 S′。
S
S'
由平面镜成像特点知，物体在平面镜中的像与物体关于镜面对称。根据这一对称关系，可以作出物体在平面镜中的像。
例如：如图所示，做出发光点S经平面镜所成的像。
做法：过S点作平面镜的垂线，交平面镜于O点；在另一侧截取S′O=OS，S′ 即为 S 的像。
作图步骤： ①做垂线； ②画垂足； ③量等距； ④画像点。
说明：法线、像与物连线要用虚线；像与物要对称。
s
s′
o
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
类型二：根据平面镜成像原理（对称法）作图
4. 平面镜作图规则
(1)借助工具作图：铅笔、三角板。
(2)实物用实线，虚像用虚线。
(3)表示作图痕迹的辅助线一般用虚线，垂直关系一般标出垂直符号。
(4)画平面镜时，平面镜背面标上短斜线（在像一侧）。
(5)作出的物、像关系要符合平面镜成像的特点，即物、像关于镜面对称。
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
【典例2】如图所示光源P发出的一束光经平面镜反射后在屏上显示出一个光点Q，请画出上述现象的入射光线和反射光线。
【详解】找到P关于镜面的对称点P'，该点为P的像；连接P'Q，P'Q与平面镜的交点O为入射点，连接PO即为入射光线，则OQ为反射光线，如图所示：
知识点2 平面镜的成虚像的原理
探究新知
【典例3】为参加校园舞蹈比赛，某同学对着镜子练习手臂动作，如图甲所示。请你在图乙简化图中画出此时她的手臂（用AB表示）在平面镜中所成的像。
【详解】根据平面镜成像的特点可知，像与物关于镜面对称，所成的像是虚像，因此分别作A、B关于镜面的对称点A’、B’，连接A’、B’即为AB在平面镜中所成的像，如图所示：
知识点3 平面镜的应用
【想一想】平面镜在日常生活中有哪些应用？
1. 平面镜成像
牙医用于查看牙齿背面的反光镜也是平面镜。
对着镜子化妆
知识点3 平面镜的应用
探究新知
舞蹈演员用平面镜来矫正自己的姿势和动作
2. 改变光路
知识点3 平面镜的应用
探究新知
（1）塔式太阳能电站
塔式太阳能发电站利用光的反射，将太阳光反射到高塔顶部的接收器，用来发电。
塔式太阳能发电站
（2）潜望镜
潜望镜利用两个平面镜，对光进行两次反射，进入人的眼镜中。潜望镜常用于潜水艇、坦克内用以观察敌情。
3. 扩大视觉空间
知识点3 平面镜的应用
探究新知
墙壁上装上平面镜，感觉空间变大了
眼镜店在较小空间内完成视力检查
虽然平面镜给我们带来了好处，但平面镜有时也会带来负面影响，甚至造成光污染。
夜间刺眼的远光灯
刺眼的玻璃幕墙
视频：光污染
知识点3 平面镜的应用
探究新知
知识点3 平面镜的应用
探究新知
【典例4】某同学用两块平面镜和纸筒制作了一个潜望镜，将之置于室内窗户下方，观察窗外风景（如图所示）。他观察到的风景是 （选填“正”或“倒”）立的，请在图中画图说明，且保留作图痕迹。
【详解】[1][2]根据潜望镜中使用的是两块平面镜；像与物关于镜面对称，因此物体AB在上面平面镜中成正立、等大的虚像A'B'，这个虚像又在下面平面镜中成正立、等大的虚像A''B''，所以眼睛看到正立、等大的虚像，如图所示：
正
知识点4 凸面镜和凹面镜
除了平面镜，生活中也常见到凸面镜和凹面镜。不锈钢勺子的里、外两个表面就相当于凹面镜和凸面镜。凸面镜和凹面镜都属于球面镜。
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
不锈钢勺子的内表面相当于凹面镜
不锈钢勺子的外表面相当于凸面镜
凸面镜的表面是凸起的，当光线射到凸面镜后，反射光线要向外发散开来，对光线有发散的作用。
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
1. 凸面镜的特点及应用
汽车的后视镜和街头路口的反光镜都是凸面镜，凸面镜能起到扩大视野的作用。
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
（1）凹面镜的表面是凹进去的，能够会聚光线。
当平行光线射到凹面镜后，光会聚于一点（叫焦点）。凹面镜对光线有会聚作用。
利用光的可逆性可以将焦点发出的光变为平行光
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
2. 凹面镜的特点及应用
（2）凹面镜的应用
汽车前灯的反光装置、利用凹面制成的太阳灶等。
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
汽车前灯的反光装置
利用太阳能灶烧开水
知识点4：凸面镜和凹面镜
探究新知
【典例5】手电筒中的反光碗如图所示，它可以使光线更加集中，从图中可看出，反光碗实际是一种面镜，它对光线具有 作用。卡车、货车等大型车辆为了开阔视野应选 面镜作为后视镜。
【详解】[1]手电筒中的反光碗是一种面镜，通过反射光线，反光碗可以使光线更加聚焦，从而增强手电筒的照明效果，因此，反光碗对光线具有会聚作用。
[2]卡车、货车等大型车辆由于车身较大，视野相对较窄。凸面镜具有扩大视野的作用，为了开阔视野，确保驾驶员能够更好地观察到车辆后方的情况，通常会选择凸面镜作为后视镜。
会聚
凸
课堂小结
课堂小结
探究新知
平面镜成像
特点
①像和物大小相等；
②像和物到镜面的距离相等；
③像和物的连线垂直于镜面；
④成虚像。
光的反射定律。
①成像； ②改变光路。
①凸面镜：凸面镜对光有发散作用，可扩大视野；
②凹面镜：凹面镜对光有会聚作用。
原理
应用
球面镜
课堂练习
课堂练习
探究新知
1．如图，人在屋内站在竖直的平面镜前，下列说法正确的是（　　）
A．人在镜子里的像是实像
B．人远离平面镜，她与像的距离变大
C．人面镜，她在镜中的像变大
D．屋内灯光熄灭，看到人在镜中的像更明亮
B
课堂练习
探究新知
2．检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像（如图所示），视力表在镜中的像与被测者相距（　　）
C
A．2.9m B．2.5m C．4.6m D．5m
【详解】根据平面镜成像特点，物体与像到镜面的距离相等，可得视力表在镜中的像与视力表之间的距离为2.5m+2.5m＝5m
已知被测者与视力表之间的距离为0.4m，则视力表在镜中的像与被测者相距5m﹣0.4m＝4.6m
故C符合题意，ABD不符合题意。
课堂练习
探究新知
3．如图所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中，小亮准备了两支完全相同的蜡烛A和B，将点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，他通过玻璃板能够看到蜡烛A在玻璃板后面所成的像。下列说法正确的是（　　）
A．蜡烛A所成的像可以用光屏承接
B．蜡烛A靠近玻璃板时像的大小不变
C．为了更好的观察像的位置，应点燃蜡烛B
D．多次改变蜡烛A的位置是为了减小误差
B
课堂练习
探究新知
4．如图所示，一只鸟M站在水中，此时，鸟的一侧与水中各出现一个“影”N和P。以下说法正确的是（ ）
A．P是鸟M在水中反射形成的实像
B．N是鸟M在水中折射形成的虚像
C．N与P的大小一定相同
D．P与M的大小一定相同
D
课堂练习
探究新知
5．汽车前灯的反光罩，相当于凹面镜，它对光线有 作用；汽车两侧的后视镜是 （选填“平面镜”“凸面镜”或“凹面镜”）。如图甲，轿车司机从右后视镜中观察到一辆越野车，下一时刻越野车在后视镜中的位置如图乙所示，越野车相对于轿车是 （选填“运动”或“静止”）的。
会聚
凸面镜
运动
课堂练习
探究新知
4.5
6．测量视力时，视力表放在被测者后方，被测者识别对面墙上镜子里的像，如图甲所示，若她向左移动1m，则此时视力表的像到小红的距离为 m。如图乙所示，学校车库的出口位置是一处交通拐点，设立有一块镜子——街道拐角镜，通过镜子可以扩大视野，加强校园交通安全。这种镜面，物理学上称之为 镜，它对光有 （选填“会聚”或者“发散）作用。
凸面
发散
课堂练习
探究新知
7．如图甲为平行光照到凹面镜上的光路图，如图乙，点光源S位于凹面镜的焦点F 处，请根据光路的可逆性，画出图乙中的反射光路图。
【详解】由图甲知，平行光照到凹面镜上，其反射光线通过凹面镜的焦点F，根据光路的可逆性可知，位于凹面镜的焦点F处的点光源S发出的光线经凹面镜反射后平行射出，如图所示：
课堂练习
探究新知
8．按要求完成下列作图。
(1)在下图中，根据给出的入射光线AO画出反射光线OB，并标出反射角及其度数。
【详解】（1）根据光的反射定律可知：反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。入射角是入射光线与法线的夹角，反射角是反射光线与法线的夹角。
已知入射角为90°-40°=50°，根据反射角等于入射角，在法线左侧画出反射光线 OB，反射角也为50°。如图所示：
课堂练习
探究新知
(2)请在图中作出物体AB在平面镜中的像（请保留作图痕迹）。
解析：根据平面镜成像特点：平面镜所成的像是虚像，像与物大小相等，且它们到平面镜的距离也相等，像与物关于镜面对称。所以分别作出物体AB的端点A、B关于平面镜的对称点A'、B'，用虚线连接A'B'即为AB在平面镜中的像。如图所示：
课堂练习
探究新知
(3)我国西部某塔式光热电站如图甲所示，上万面镜子将太阳光准确地反射到高塔顶端。某时刻太阳在S点，地面上的一面追日镜MN恰好将太阳光反射到吸热器的A点，请在乙图中画出该时刻的反射光路（保留作图痕迹）。
在光的反射现象中，反射光线反向延长线过像点，可利用对称找像点来确定光路，步骤如下：首先作S关于MN的对称点S'（像点），其次连接S'A，与MN交点为入射点O，最后连接SO为入射光线，OA为反射光线，完成光路。如图所示：
课后作业
探究新知
作业
内容
同步作业
完成课后作业：“练习与应用”
自主安排
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