师:同学们,大家好。请准备好学习任务单,咱们一起开始今天的学习。同学们一定很喜欢看电影,有没有看过经典电影《加菲猫》呢?这里咱们先来观看其中的一个片段——加菲猫照镜子。
(播放片段)
师:aha,i so knew you weren't me。一开始大家有没有被那只小猫咪骗到,以为加菲猫在照镜子呢?后来我们和加菲猫都发现加菲猫不是在照镜子,怎么发现的呢?其实是因为违反了平面镜成像的特点。那么平面镜成像有什么特点呢?平面镜为什么能成像呢?让我们带着问题开始今天的学习。请同学们仔细观察第一幅图片:湛蓝的天空,平静的水面,天空飘着淡淡的云,水中也飘着淡淡的云。水中的云是从哪里来的呢?第二幅图片,这是旅游景区比较常见的玻璃栈道,表面比较光滑。在风景中我们能看到一个比较突出的建筑物,同学们能不能在玻璃栈道里找到这个建筑物呢?第三幅图,这是我们洗浴室的镜面,两只金毛犬深情对望,镜前一只金毛,镜后也有一只金毛。像平静的水面、光滑的玻璃板面、洗浴室的镜面等,平整而光滑,都可以看作是平面镜。
平面镜前的物体通过平面镜能成像,譬如将一支蜡烛放在平面镜前,通过平面镜我们能看到蜡烛的像。若使蜡烛到平面镜的距离变远,蜡烛的像到镜面的距离会如何变化呢?像的大小会如何变化呢?请同学们根据生活经验思考讨论。
生:(思考讨论)
师:生活中我们都有这样的经验,当蜡烛远离镜面时,镜中蜡烛的像也会远离镜面,并且好像像变小了。那么像到镜面的距离跟物体到镜面的距离有什么关系呢?像的大小真的变化了吗?跟物体的大小有什么关系呢?下面咱们就一起实验探究平面镜成像的特点。先来思考两个问题:实验时我们应该怎样确定像的位置?如何比较像与物的大小?第一个问题,确定像的位置。如果选择带金属涂层的平面镜,可以看到它成像非常清晰。但是当我们将手伸到镜后,想对像进行测量和比较时,会发觉视线完全被不透光的镜面挡住了。为了同时看到平面镜成像和镜后的情况,我们选择透明玻璃板而非带金属涂层的平面镜。在实验过程中,如果想获得像与物体的位置关系,我们需要用笔将物体和像的位置标记在纸上,以便后续观察和比较。第二个问题,如何比较像与物的大小呢?如果我们将镜前的物体移动到镜后,试图与像进行对比,会发现像随物体一起消失了。所以我们的方法是再取一个与镜前物体A大小相同的B,保持镜前物体A不动,而将物体B移动到镜后与A所成的像进行比较,这与用A直接去比较是等效的。至此,我们根据需求准备了如图所示的实验器材:玻璃板、支架、两个完全相同的蜡烛、直尺、铅笔、白纸、三角板等。接下来咱们一起开始实验。
师:我们的实验步骤是:将带有夹子的透明玻璃板竖直放置,用铅笔标出玻璃板的位置;将其中的一支蜡烛点燃,放在玻璃板的前面;将另一支蜡烛放在玻璃板后面,移动蜡烛的位置,使它与玻璃板中的像完全重合;记下物像位置;移动玻璃板前蜡烛的位置,再次调节,使它与玻璃板中的像看起来完全重合;熄灭蜡烛,撤去玻璃板,将物与像点连线。
生:(进行实验操作)
师:我们发现物像的连线与玻璃板的位置垂直。接下来用直尺测量物距和像距。同学们,实验中细心的你观察到哪些现象呢?
生:当蜡烛位置变化时,像的位置也随之变化,但像总是与替代蜡烛能完全重合,像到镜面的距离等于蜡烛到镜面的距离,并且它们位置的连线与镜面垂直。
师:对实验现象进行分析,我们可以知道平面镜成像时像与物大小相等,像与物到镜面的距离相等,像与物的连线与镜面垂直。联系数学知识,这种关系可以表述为对称。简言之,平面镜成像时像与物关于镜面对称。如图S为平面镜前一点光源,你能利用平面镜成像的特点做出它在镜中的像S′吗?请同学们思考尝试。
生:(思考尝试作图)
师:首先我们可以过光源S做镜面的垂线,然后取点S′,让S′与S到镜面的距离相等,最后画出像点S′。需要注意的是,在作图过程中,所有的辅助线应该画虚线,你做对了吗?
本节我们学习了平面镜成像,前面还学习过小孔成像。小孔成像时像能呈现在光屏上,那么平面镜成的像能否呈现在光屏上呢?让我们通过实验来探究一下。
