平面鏡成像規(guī)律教案

1、平面鏡成像規(guī)律教案 一、教學(xué)目標(biāo)1. 在物理知識方面的要求。（1）掌握平面鏡成像規(guī)律，理解“虛像”的物理含義，并能正確運(yùn)用“虛像”的概念解決問題；（2）掌握平面鏡成像作圖法。 2.光路可逆原理在解決幾何光學(xué)問題時(shí)是一條很重要的規(guī)律，在本節(jié)課中是貫穿始終的一條思路。二、重點(diǎn)，難點(diǎn)分析1. 重點(diǎn)：平面鏡成像規(guī)律和成像作圖法。2. 難點(diǎn)：觀像原理和觀像范圍的確定。三、主要教學(xué)過程 （一）引入新課上節(jié)課復(fù)習(xí)了反射定律，如果點(diǎn)光源S發(fā)出的一束發(fā)散光入射到鏡面MN上，反射光束性質(zhì)如何？答：仍為發(fā)散光束。那么，如果這束反射光射入眼E中（圖1），能覺得光是從S點(diǎn)處射出的嗎？答：不會(huì)。那么，我們覺得反射光束是從

2、哪里射出的？（作反射光的反向延長線O1和O2交于點(diǎn)）答：點(diǎn)。為什么？因?yàn)槲覀冋J(rèn)為光是直線傳播的，認(rèn)為反射光是從其反向延長線處發(fā)出的，點(diǎn)就是S在鏡中的“虛像”。（二）教學(xué)過程設(shè)計(jì)1. 平面鏡成像規(guī)律。用反射定律和幾何知識可以證明，平面鏡成像規(guī)律是：等大，正立，虛像，鏡對稱。2.平面鏡成像作圖法作SOMN延長至，使SO=O，得到虛像。從點(diǎn)光源S向鏡面MN作入射光線SO1，連接O1做反射光線O1A，用同樣方法可作入射光線SO2和它的射光線O2B（圖2）例1 如圖3所示，兩平面鏡互成直角，入射光線AB經(jīng)兩次反射后，出射光線為CD。今以兩平面鏡交線O為軸，將兩鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角而它們的夾角保持直角。在入射光線AB

3、保持不變的情況下，經(jīng)兩次反射后的出射光線為，那么將（ ）A 與CD重合，同向平行B 與CD不重合，同向平行C 與CD交角為2D 與CD交角為4分析：如圖4所示，根據(jù)反射定律，光線在兩個(gè)鏡面上的入射角和反射角相等：i1= ,i2=,入射光線AB在平面鏡M上反射后，反射光線BC偏轉(zhuǎn)角=-2i1；反射光線BC在平面鏡N上反射后，出射光線CD偏轉(zhuǎn)角=-2i2，那么，出射光線CD相對入射光線AB的偏轉(zhuǎn)角=+=2-2（i1+i2）.在BOC中，OCB=,所以CBO+OCB=-(i1+i2)=,則i1+i2=,所以=2-2×=，與AB光線的入射角i1無關(guān)，所以CD光線與AB光線反向平行。但以上證明

4、不能說明光線與CD光線是否重合，利用平面鏡成像規(guī)律和作圖法便可解決這個(gè)問題。如圖5所示，在入射光線AB上找一點(diǎn)S1，將S1看作點(diǎn)光源，由平面鏡成像作圖法可作出S1在平面鏡M中的虛像S2，將S2看作點(diǎn)光源，S2在平面鏡N中的虛像為S3，由平面鏡成像規(guī)律和幾何知識可得：S1O=S2O,S2O=S3O,則S1O=S3O, 那么，平面鏡轉(zhuǎn)過角后，由于S1O不變，則S3O也不會(huì)改變，即出射光路位置不會(huì)改變，仍沿原光路CD射出。演示：幾何畫板：直交平面鏡的反射光路 旋轉(zhuǎn)雙平面鏡，演示CD光路不變； 打開幾何證明界面，CD光路不變的原因。例2.如圖6所示，一人站在水坑MN旁邊，設(shè)E點(diǎn)為人眼所在位置，試畫出他

5、從水面反光中看到樹的范圍。解法1：根據(jù)平面鏡成像作圖法，作樹AB在水中的像,從水面反射到眼E中的光束范圍決定了人從水面反光中看到樹的范圍。作圖過程：（1）根據(jù)平面鏡物像對稱，作樹AB在水中的像;(2)連接M、E和N、E，作反射光線ME、NE；（3）將ME、NE反向延長，交樹的像于兩點(diǎn)；（4）根據(jù)平面鏡物像對稱，作C、D兩點(diǎn)，得到人從水面反光中看到樹的范圍CD；（5）連接C、M和D、N，作入射光線CM和DN,完成光路圖。解法2.根據(jù)平面鏡成像規(guī)律和光路可逆原理，作人眼E的像,直接找出從水面反光中看到樹的范圍。作圖過程：（1）根據(jù)平面鏡物像對稱，作E點(diǎn)的像；（2）連接M、和N、，作入射光線C、D,

6、CD之間即為人從水面反光中看到的范圍；（3）連接M、E和N、E，作反射光線，完成光路圖（圖8）。簡評：顯然，從此例可知，運(yùn)用光路可逆原理，有時(shí)解決問題更為簡便。例3 一人站在一堵墻后，通過在墻的正上方水平放置一面鏡子MN看墻外情景，設(shè)人眼位于E點(diǎn)（圖9），試畫出人從鏡中看到墻外范圍的光路圖。提示：1.用光路可逆原理和平面鏡成像作圖法解題；2，注意墻對光路的阻擋作用；3.注意鏡面大小對觀察范圍的限制。作圖過程：（1）根據(jù)平面鏡物像對稱，作E點(diǎn)的像;(2)連接E、N兩點(diǎn)，作反射光線NE；（3）連接、N兩點(diǎn)，作入射光線AN；（4）連接、Q，交鏡面于C點(diǎn)，作入射光線BC；（5）連接C、E兩點(diǎn)，作反射光線CE，這樣，AN、BC包括的入射光束范圍就是可見墻外的范圍（圖10）例4 如圖11所示，ABCD為三面連接在一起的平面鏡，S為點(diǎn)光源，M為不透光的擋板，試畫出從S點(diǎn)發(fā)出的光依次經(jīng)AB、BC、CD三鏡反射后通過點(diǎn)P的光路。提示：依次做出光點(diǎn)S在三面鏡中的像，各鏡的反射光線好像是從這些像中射出的一樣。作圖過程：（1）根據(jù)物像對稱規(guī)律，依海外僑胞作出S點(diǎn)在鏡AB中的像S1.S1在鏡BC中的像S2和S2在鏡CD中的像S3；（2）連接S3、P兩點(diǎn)交CD鏡面于c,作通過P點(diǎn)的反射光線cP;(3)連接S2、c交BC鏡面于b，連接b、c兩點(diǎn)作BC鏡的反射光線bc；（4）連接S1、b兩點(diǎn)交AB鏡于a，連