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第3节 平面镜成像 教学设计
课题 第3节 平面镜成像 单元 第四章 光现象 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第四章第3节。上一节学了光的反射定律，本节用它来解释一个天天见到的现象——照镜子。平面镜成像既是反射定律的直接应用，也是初中物理第一次系统研究“像”，为第五章的透镜成像做准备。 问题引入：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（教材图4.3-1）。照镜子时镜子里的那个“你”就是你的像；大剧院的倒影就是它在水中的像。 实验·探究平面镜成像的特点（图4.3-2）：关键是确定像的位置和大小。用一块玻璃板作为平面镜，点燃的蜡烛放在板前；再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛在板后移动，直到看上去与像重合——这个位置就是像的位置。实验中要沿玻璃板在纸上画一条直线代表镜面，测量像和物到镜面的距离；移动蜡烛多做几次，观察像的大小是否随距离改变；换用长度不同的蜡烛再做几次，比较像与物的大小。 想想做做：用光屏承接玻璃板后面的像——承接不到。承接不到的像叫作虚像。 平面镜成像的特点：所成的像是虚像；像与物体的大小相等；像和物体到平面镜的距离相等；像和物体的连线与镜面垂直。用对称的知识可以表述为：像与物体关于镜面对称。 成虚像的原理（图4.3-3）：光源 S 向四处发光，一些光经平面镜反射后进入人眼。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。平面镜后并不存在光源 S′，进入眼睛的光并非真正来自 S′，所以叫虚像。 应用：古代用磨光的铜面作镜子（《女史箴图》）；医生检查牙齿的口镜；早期的潜望镜由两块平面镜组成。 科学世界·凸面镜和凹面镜：不锈钢勺子的里面相当于凹面镜、外面相当于凸面镜。凸面镜（汽车后视镜、路口反光镜）能扩大视野；凹面镜（汽车前灯的反光装置、太阳灶）能会聚光线。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”学习主题） 通过实验，探究并了解平面镜成像时像与物的关系；用平面镜成像的特点解释生活中的有关现象。 学业要求 经历探究过程，能说明为什么用玻璃板代替平面镜（既能成像又能透过它看到后面的蜡烛，便于确定像的位置）、为什么用两支完全相同的蜡烛（便于比较像与物的大小）、为什么要在方格纸或白纸上做（便于比较距离）；归纳出平面镜成像的特点——像与物大小相等、到镜面的距离相等、像与物的连线与镜面垂直、成的是虚像；会用对称法作出物体在平面镜中的像并作图找出反射光路；知道平面镜成虚像的原因是反射光线的反向延长线相交，光屏承接不到；了解凸面镜、凹面镜的应用（汽车后视镜、太阳灶、手电筒反光碗）。 活动建议 用玻璃板与两支相同的蜡烛做等效替代实验，多做几组并记录像与物到镜面的距离；观察并解释汽车后视镜的作用。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道平面镜成像的四个特点；知道虚像；知道凸面镜扩大视野、凹面镜会聚光线。 科学思维：能说明“像的大小与距离无关”；能用光的反射解释虚像的形成（反向延长线的交点）；能区分实像与虚像。 科学探究：经历探究平面镜成像特点的完整过程，能说清玻璃板的作用、两支相同蜡烛的作用、多次实验的目的、光屏承接不到像说明什么；会用对称法作出物体在平面镜中的像。 科学态度与责任：从《女史箴图》的铜镜、《淮南万毕术》的潜望镜装置中感受我国古代的光学成就；了解平面镜、凸面镜、凹面镜在生活中的应用。
学情分析 照镜子是学生最熟悉的现象，兴趣起点很高；上一节刚学完反射定律，原理上也有准备。 但本节有两个顽固的错误经验： （1）认为“离镜子远了，像会变小”。这几乎是每个学生的生活直觉（教材练习和中考题都专门考它）。实际上像的大小始终与物体相等，与距离无关——远处看着小，只是视角变小造成的错觉。 （2）说不清“为什么用玻璃板而不用平面镜”。这是本节最大的考点：平面镜成像清晰但不透光，看不到镜后的情况；玻璃板既能成像、又能透光，可以看到板后的另一支蜡烛，便于确定像的位置（同时便于比较像与物的大小）。 此外，作图时学生常犯三个错：像画成实线（应画虚线）、忘了标垂直符号、对称点取得不准。本节的作图与 4.2 是两套方法，要讲清分工：求像用对称法，求光路用反射定律。
重点 1.平面镜成像的四个特点；探究平面镜成像特点的实验； 2.用对称法作出物体在平面镜中的像。
难点 1.为什么用玻璃板代替平面镜；像的大小不随距离改变； 2.虚像的形成原理（反射光线的反向延长线的交点）。
材料准备 教师：多媒体课件、薄玻璃板（带底座）、两支完全相同的蜡烛、火柴、白纸、刻度尺、光屏（小白板）、平面镜、不锈钢勺子、汽车后视镜或路口反光镜的图片、潜望镜模型。 学生：分组器材——薄玻璃板、两支完全相同的蜡烛（或两枚相同的棋子）、白纸、刻度尺、铅笔、小纸片（当光屏）。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【水中的大剧院】 1.出示教材图4.3-1：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。 2.提问：水里真的还有一座大剧院吗？（没有）那我们看到的是什么？（像） 【一个测不出来的距离】 3.请一位同学站到讲台前的平面镜前，问全班：镜子里的“他”站在哪里？ 4.追问：你能用尺子量出“镜子里的他”到镜面的距离吗？（量不到——镜子后面什么都没有） 5.这就是本节要解决的第一个问题：怎样把“像的位置”确定下来。 【一个先挂起来的问题】 6.再问一句：人往后退，镜子里的像会变小吗？（学生几乎都答“会”） 7.教师不评判，把这个猜想写在黑板一角，留到任务二用实验数据推翻。 【任务发布】 这节课四步走：镜子里的“你”在哪里　→　像和物有什么关系　→　为什么接不到这个像　→　勺子的两面。 1.说出水中的倒影是大剧院的像； 2.意识到“像的位置量不到”这一困难； 3.对“后退时像会不会变小”作出猜想。 大剧院的倒影是教材原生情境，也是学生每天都见的现象（水面、玻璃、镜子）。 “量不到像的位置”这一困难是本节实验设计的起点——正因为量不到，才需要想办法“替代”，等效替代法就是这么被逼出来的。 “后退时像会不会变小”要先挂起来，这是本节最顽固的生活经验，等实验数据出来再推翻。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 镜子里的你在哪里 ——设计实验 【难在哪里】 1.明确任务：探究平面镜成像的特点，关键是要确定像的位置和大小。 2.引导分析困难：像在镜后，摸不着、量不到；而且平面镜不透光，根本看不到镜子后面。 【第一个关键决定：把平面镜换成玻璃板】 3.设问：有没有一种“镜子”，既能成像、又能让我们看见它后面？ 4.出示玻璃板，演示：透过玻璃板既能看到自己的像，又能看到板后的物体。 5.板书本节最大的考点：用玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板既能成像、又能透光，便于确定像的位置。 6.补充一句：正因为透光，所以玻璃板成的像比平面镜暗一些，实验最好在较暗的环境中做。 【第二个关键决定：用两支完全相同的蜡烛】 7.设问：确定了“往哪儿看”，还要知道“像有多大”。怎么比较像和物的大小？ 8.引导：拿另一支完全相同的蜡烛在板后移动，直到它看上去与像完全重合—— 　　这时这支蜡烛的位置就是像的位置，它的大小就代表像的大小。 9.点明方法：这叫等效替代法——用一个看得见、量得到的东西去替代看得见却摸不着的像。 【第三个决定：怎么记录】 10.沿玻璃板在纸上画一条直线，代表平面镜的位置；标出蜡烛和像的位置，用刻度尺量出两者到这条线的距离。 1.说出确定像的位置“难在哪里”； 2.解释为什么用玻璃板代替平面镜； 3.说明两支完全相同的蜡烛起什么作用，并说出这是等效替代法； 4.知道要沿玻璃板画线代表镜面、用刻度尺量距离。 三个关键决定就是本实验的三个考点（玻璃板、两支相同蜡烛、画线量距），一个都不能少讲。 把“为什么用玻璃板”讲成被困难逼出来的选择，学生才记得住；直接给结论则背了就忘。 等效替代法是初中物理的重要方法，本节是它的第一次正式登场。
任务二 像和物有什么关系 ——做实验、找规律 【分组实验】（教材图4.3-2） 1.按刚才设计的方案分组操作：竖立玻璃板、画线、点燃 A 蜡烛、移动 B 蜡烛至与像重合、标位置、量距离。 2.移动 A 蜡烛，多做三次，把数据填进表格： 　　　　蜡烛到镜面的距离/cm　　　像到镜面的距离/cm 3.换用长度不同的蜡烛再做两次，比较像与蜡烛的大小。 【回收开课的猜想】 4.关键追问：把蜡烛移远，像变小了吗？（数据说话：像与蜡烛始终一样大） 5.回到黑板一角，推翻“后退像会变小”的猜想： 　　像的大小永远与物体相等，与距离无关；远处看着小，只是视角变小的错觉。 【归纳四个特点】 6.由数据和观察，师生共同归纳： 　　① 平面镜所成的像是虚像（下一任务验证）； 　　② 像与物体的大小相等； 　　③ 像和物体到平面镜的距离相等； 　　④ 像和物体的连线与镜面垂直。 7.用数学的语言收束：像与物体关于镜面对称。 【实验中的常见问题】 8.逐条讲评： 　　看到两个像——玻璃板太厚，两个表面各成一个像（所以要用薄玻璃板）； 　　B 蜡烛怎么也无法与像重合——玻璃板没有竖直放置（与桌面不垂直）； 　　像很暗、看不清——环境太亮，应在较暗处实验。 1.分组完成实验，记录三组以上数据； 2.用数据说明像的大小与距离无关； 3.归纳平面镜成像的四个特点并用“关于镜面对称”表述； 4.解释“看到两个像”“无法重合”等异常现象的原因。 “像会不会变小”必须用自己测的数据推翻——这是本节最顽固的前概念，光靠讲没用。 “视角变小”这个解释要给出来，否则学生会觉得物理结论与自己的眼睛矛盾。 三个常见异常（两个像、无法重合、像太暗）都是中考实验题的高频问法，正好在实验后趁热讲评。
任务三 为什么接不到这个像 ——虚像与对称法作图 【想想做做：光屏能接到像吗】 1.在玻璃板后像的位置放一块光屏（小白板），不透过玻璃板直接看光屏： 　　光屏上有蜡烛的像吗？（没有） 2.讲解：像不能呈现在光屏上，这样的像叫作虚像。 【虚像是怎么形成的】（教材图4.3-3） 3.边画边讲：光源 S 向四处发光，其中两条光射到平面镜上，按反射定律反射后进入人眼。 4.关键一步：把这两条反射光线反向延长，它们交于镜后的一点 S′。 5.由于我们有光沿直线传播的经验，会感觉光“好像”就是从 S′ 发出的——S′ 就是 S 的像。 6.强调：镜后并没有光源，进入眼睛的光并非真正来自 S′，所以叫虚像； 　　虚像不是实际光线会聚成的，所以光屏承接不到。 【对称法作图三步】 7.给出本节的作图工具（与 4.2 的反射作图分工：求像用对称法，求光路用反射定律）： 　　① 过物点作镜面的垂线（虚线，标直角符号）； 　　② 在镜后取到镜面距离相等的对称点； 　　③ 连成像——像和辅助线都画虚线。 8.练一练：作出物体 AB 在平面镜中的像 A′B′；再反过来——已知像的位置，画出平面镜（连接物像、作中垂线）。 1.动手用光屏承接像，说出承接不到说明什么； 2.复述虚像的形成过程（反射光线的反向延长线的交点）； 3.按三步作出物体在平面镜中的像，并由像反推镜的位置。 光屏承接不到像是“虚像”最直观的证据，必须让学生亲手试一次。 虚像的原理图要边画边讲：先画两条入射光、再画反射光、最后画反向延长线，学生跟着画一遍才理解得了。 明确两套作图方法的分工，可以避免学生把对称法和反射定律混着用。
任务四 勺子的两面 ——凸面镜与凹面镜 【一把勺子两种像】（教材图4.3-5） 1.发下不锈钢勺子（或出示图片），让学生分别看勺子的里面和外面： 　　里面（凹进去的）看到的像是倒立的；外面（凸出来的）看到的像是正立、缩小的。 2.讲解：勺子的里面相当于凹面镜，外面相当于凸面镜。 【凸面镜：扩大视野】 3.画光路：平行光射到凸面镜上，反射后发散。 4.所以凸面镜能扩大视野——汽车后视镜、街头路口的反光镜、ATM 机上方的镜子用的都是它。 【凹面镜：会聚光线】 5.画光路：平行光射到凹面镜上，反射后会聚于一点。 6.应用：太阳灶（会聚太阳光烧水煮饭，面积越大温度越高）、汽车前灯的反光装置（把灯泡放在焦点上，射出行的光）。 【平面镜的应用】 7.回到平面镜：古代用磨光的铜面作镜子；医生检查牙齿用口镜；早期的潜望镜由两块平面镜组成。 8.出示《淮南万毕术》的记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣”——这是世界上最早的潜望镜装置之一。 1.观察勺子两面的像并描述差别； 2.说出凸面镜发散、扩大视野，并举出应用； 3.说出凹面镜会聚，并举出应用； 4.了解潜望镜由两块平面镜组成。 一把勺子同时演示凹面镜和凸面镜，是教材给的最经济的教具，人手一把效果最好。 凸面镜与凹面镜只要求“知道作用和应用”，不涉及成像规律，讲解到此为止即可，把时间留给前三个任务。 《淮南万毕术》呼应了本章反复出现的传统文化线索。
课堂练习 选用配套分层练习“基础巩固”中的第 1、5、9、13 题，四个知识点各一题，当堂完成并讲评。 第1题（像的大小取决于什么）——考成像特点。讲评要点：只取决于物体本身的大小，与距离、镜子大小都无关。 第5题（探究实验的装置）——考玻璃板的作用。讲评要点：既能成像又能透光，便于确定像的位置。 第9题（作出物体在平面镜中的像）——考对称法作图。讲评要点：三步走，像画虚线、标直角符号。 第13题（汽车后视镜是凸面镜）——考凸面镜的作用。讲评要点：反射光发散，扩大视野。 讲评时把四道题与四个任务一一对应，帮助学生回看本节的知识结构。 1.独立完成四道练习； 2.对照讲评订正，说出每题对应本节的哪个知识点。 第1题是本节头号易错点的当堂检测。 第9题当堂作图，能立刻暴露“像画成实线”“忘标垂直符号”这两个通病。
课堂小结 一、平面镜成像的四个特点——虚像；像与物大小相等；到镜面距离相等；连线与镜面垂直。 　　一句话：像与物关于镜面对称。 二、像的大小只与物体有关——离远离近都不变，看着变小只是视角变小。 三、探究实验的三个关键——玻璃板（既成像又透光，便于确定像的位置）、两支完全相同的蜡烛（等效替代，比较大小）、多次实验（避免偶然性）。 四、虚像——反射光线的反向延长线的交点，光屏承接不到。 五、凸面镜与凹面镜——凸面镜发散、扩大视野（后视镜）；凹面镜会聚（太阳灶、汽车前灯）。 ★ 对称法作图三步：过物点作垂线 → 取等距对称点 → 连成像，像画虚线。 ★ 两套作图别混：求像用对称法，求光路用反射定律。 1.随教师梳理知识结构； 2.复述四个特点与作图三步。 小结按四个任务的顺序排列，与板书一致。 最后两条星号一条是方法、一条是分工提醒，都是本节最需要留下的东西。
板书 第3节　平面镜成像 一、成像特点（配图：物、像、镜面） 　　虚像　　等大　　等距　　连线⊥镜面　　→　像与物关于镜面对称 　　★ 像的大小只与物体有关，离远近都不变 二、探究实验 　　玻璃板——既成像又透光，便于确定像的位置（用薄的，环境要暗） 　　两支完全相同的蜡烛——等效替代，比较大小 　　沿板画线＝镜面；刻度尺量距；多次实验 　　异常：看到两个像（板太厚）／无法重合（板没竖直） 三、虚像　反射光线的反向延长线的交点；光屏接不到 四、凸面镜与凹面镜 　　凸面镜：发散 → 扩大视野（后视镜、路口反光镜） 　　凹面镜：会聚（太阳灶、汽车前灯） ★ 对称法三步：作垂线 → 取等距 → 连虚线 —— 板书按四个任务分块，两处易错点用★标出。 “对称法三步”与 4.2 的“反射光路四步”上下衔接，本章的作图能力逐节累加。
课外拓展 /课外阅读内容 一、视力表为什么要放在头顶后上方（教材练习第5题） 检查视力要求人与视力表相距 5 m，但很多房间没那么长。把视力表挂在被测者头部的后上方，让他看对面镜子里的像：像到镜面的距离等于视力表到镜面的距离，于是“人到像”的距离就等于“人到镜面 ＋ 镜面到视力表”，用一半的房间长度实现了 5 m 的视距。 二、潜望镜是怎么工作的（教材练习第6题） 潜望镜由两块互相平行、都与水平方向成 45° 的平面镜组成。水面上方的光水平射入上窗口，经上面那块镜子反射后竖直向下，再经下面那块镜子反射后水平射入眼睛。两次反射各改变 90°，方向总共转了 180°，所以看到的是正立的像。 三、“以铜为镜”与“形影相肖、左右相异” 古人用磨光的铜面照镜子。有意思的是“左右相异“——镜子里的你，抬的是右手，像抬的却是”左手“。其实平面镜并没有”左右颠倒“，它颠倒的是前后（垂直于镜面的方向）；我们觉得左右反了，是因为习惯用“面对面”的视角去描述像。 四、为什么走近镜子觉得像变大了 像的大小始终等于物体，从来没变过。走近时你看到的“像变大”，和走近一个人时觉得他“变大”是一回事——视角变大了。这也是教材专门安排“移动蜡烛多做几次”的原因：用数据打败直觉。 1.说明视力表用镜子的好处； 2.画出潜望镜的光路并说明像为什么是正立的； 3.解释“走近镜子像变大”的错觉。 四则拓展分别对应教材练习第5、6题、《化书》的引文与本节最大的易错点，都是中考情境题的常见素材。 “左右相异”的解释要点到为止——初中不要求深究，但学生一定会问。
特色资源分析和技术手段说明 1.玻璃板务必用薄的（3 mm 以内），厚玻璃板会成两个像，反而干扰实验；边缘要贴胶带或用亚克力板，防止割手。 2.实验环境要暗一些：玻璃板成的像本来就比平面镜暗，环境太亮就看不清像了。可以拉上窗帘，或给每组配一个小手电筒照亮蜡烛。 3.用棋子代替蜡烛更安全：两枚完全相同的棋子（或两个相同的小人偶）同样能完成实验，还免去了明火，家庭作业版尤其推荐。 4.虚像原理图建议分步演示：先画光源和两条入射光 → 再画反射光 → 最后画反向延长线交于 S′，学生跟着在学案上同步画一遍。 5.凸面镜与凹面镜用不锈钢勺子人手一把，比任何图片都直观。 —— 薄玻璃板、暗环境、棋子替代，三条都是这个实验能否成功的关键，也是学生在家复做时最容易忽略的。 虚像原理图分步演示，与作图题的解题顺序一致。
教学反思 成功之处： 开课让学生“量一量镜子里的他到镜面有多远”，困难暴露得很彻底，后面引出玻璃板和等效替代就非常自然；“后退时像会不会变小”由学生自己的数据推翻，比讲十遍都有效——有学生反复把蜡烛移远又移近，反复确认像确实没变。 不足之处： 1.仍有小组的玻璃板没有竖直放置，B 蜡烛怎么移都无法与像重合，耽误了不少时间； 2.作图时“像画成实线”的仍然不少，垂直符号也常漏； 3.“左右相异”被学生追问，课上没有讲透。 改进设想： 实验前先集体检查一次玻璃板是否竖直（可用三角板靠一下），再开始操作； 把“对称法三步”印在学案顶端，作图后用三条标准自查：像是不是虚线、垂直符号有没有、对称点量没量准； “左右相异”放进课外拓展，课上只点一句“平面镜颠倒的是前后，不是左右”。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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